EP2791377B1 - Process for manufacturing a thin strip made of soft magnetic alloy - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the manufacture of soft magnetic alloy strip of iron-cobalt type.
- Electrotechnical equipment includes magnetic parts and in particular magnetic yokes made of soft magnetic alloys. This is the case in particular of the electric generators embedded in vehicles in particular in the field of aeronautics, railway or automobile.
- the alloys used are alloys of the iron-cobalt type and in particular alloys comprising approximately 50% by weight of cobalt. These alloys have the advantage of having a very high saturation induction, a high permeability to working inductions equal to or greater than 1.6 Tesla and a fairly high resistivity allowing a reduction of AC and high induction losses. When in common use, these alloys have a strength corresponding to a yield strength of between about 300 and 500 MPa.
- HLE alloys are particularly useful for producing miniaturized alternators embedded on aircraft. These alternators are characterized by very high speeds of rotation exceeding 20,000 rpm which require a high mechanical resistance of the components constituting the magnetic yokes.
- various alloying elements such as Niobium, Carbon and Boron in particular.
- Static annealing in the state of the art of Fe-Co alloys, a heat treatment during which the cut pieces are maintained above 200 ° C for at least 1 hour and are passed through a temperature greater than or equal to 700 ° C, at which a bearing is imposed.
- step is meant a period of time of at least 10 minutes during which the temperature varies at most 20 ° C above or below a set temperature.
- an industrial "static" annealing treatment includes for this a temperature step of one to several hours: the "static" annealing thus takes several hours.
- the cold rolling is carried out on strips of thickness generally of the order of 2 to 2.5 mm, obtained by hot rolling and then subjected to a quenching. .
- This makes it possible to avoid, to a large extent, the order / disorder transformation in the material, which therefore remains almost disordered, but little changed with respect to its structural state at a temperature above 700 ° C.
- the material can then be cold rolled unhindered to the final thickness.
- the strips thus obtained then have sufficient ductility to be cut by mechanical cutting.
- these alloys are sold to users in the form of strips in the hardened state.
- the user then cuts the pieces, stacks them and assembles or assembles the magnetic yokes, and then carries out the thermal treatment of quality necessary to obtain the desired properties.
- This quality heat treatment aims to obtain a certain development of grain growth after recrystallization, because it is the grain size that sets the compromise between mechanical and magnetic performance. Depending on the parts considered of the electrotechnical machine, the performance compromises, and therefore the heat treatments, may be different.
- aeronautical edge generator stators and rotors are cut together in the same strip portion to minimize metal scrap.
- the rotor undergoes a heat treatment favoring relatively high mechanical performance, typically a temperature below 800 ° C, while the stator is subjected to a heat treatment optimizing the magnetic performance (thus to higher average grain size) typically a higher temperature at 800 ° C.
- this quality heat treatment may comprise for each type of cut piece, two anneals, one to adjust the magnetic and mechanical properties as we have just seen and the other to oxidize the surfaces of the sheets in order to reduce the inter-laminar magnetic losses.
- This second annealing may also be replaced by a deposit of an organic material, mineral or mixed.
- the object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a method for manufacturing a thin strip of soft magnetic alloy type iron-cobalt which, from the same alloy, allows to propose an easily cutable strip that can have as well , in a predefined manner, a yield strength that is both medium and very high while retaining the possibility of obtaining good to very good magnetic properties by subsequently applying a second static heat treatment or parade, the alloy being able to pass from a high yield state to a high magnetic performance state under the effect of an annealing such as, for example, a conventional static annealing, the alloy having, in addition, a good aging resistance of its mechanical properties up to 200 ° C.
- the subject of the invention is a process for producing a band of a soft magnetic alloy capable of being mechanically cut, the chemical composition of which comprises, by weight: 18% ⁇ Co ⁇ 55% 0% ⁇ V + W ⁇ 3% 0% ⁇ Cr ⁇ 3% 0% ⁇ Yes ⁇ 3% 0% ⁇ Nb ⁇ 0.5% 0% ⁇ B ⁇ 0.05% 0% ⁇ VS ⁇ 0.1% 0% ⁇ Zr + Ta ⁇ 0.5% 0% ⁇ Or ⁇ 5% 0% ⁇ mn ⁇ 2%
- the rest being iron and impurities resulting from the elaboration,
- a strip obtained by hot rolling of a half product made of this alloy is cold rolled to obtain a cold-rolled strip of thickness typically less than 0.6 mm and, after cold rolling, performs on-band annealing treatment by passing through a continuous furnace, at a temperature between the order / disorder transition temperature of the alloy (for example 700-710 ° C. for Fe-49% Co-2% V alloy well known to those skilled in the art) and the ferritic / austenitic transformation start temperature of the alloy (typically 880 to 950 ° C. for the FeCo alloys of the invention), followed by rapid cooling to a temperature below 200 ° C.
- the order / disorder transition temperature of the alloy for example 700-710 ° C. for Fe-49% Co-2% V alloy well known to those skilled in the art
- ferritic / austenitic transformation start temperature of the alloy typically 880 to 950 ° C. for the FeCo alloys of the invention
- the annealing temperature is preferably between 700 ° C and 930 ° C.
- the running speed of the strip is adapted so that the residence time of the strip at the annealing temperature is less than 10 minutes.
- the cooling rate of the strip at the outlet of the treatment furnace is greater than 1000 ° C./h.
- the speed of travel of the strip in the furnace and the annealing temperature are adapted to adjust the mechanical strength of the strip.
- the chemical composition of the alloy is such that: 47% ⁇ Co ⁇ 49.5% 0.5% ⁇ V ⁇ 2.5% 0% ⁇ Your ⁇ 0.5% 0% ⁇ Nb ⁇ 0.5% 0% ⁇ Cr ⁇ 0.1% 0% ⁇ Yes ⁇ 0.1% 0% ⁇ Or ⁇ 0.1% 0% ⁇ mn ⁇ 0.1%
- crystals or grains are totally hardened, that is to say that the crystalline order is totally dislocated at long distance, and that the notion of crystals or "grain” no longer exists. .
- the annealing treatment with the parade then makes it possible to "crystallize” this matrix worked in crystals or grains. This phenomenon is nevertheless also called recrystallization because it is not the first crystallization undergone by the alloy since its development phase from the solidified liquid metal.
- the chemical composition of the soft magnetic alloy is such that: 47% ⁇ Co ⁇ 49.5% 0.5% ⁇ V ⁇ 2.5% 0% ⁇ Your ⁇ 0.5% 0% ⁇ Nb ⁇ 0.5% 0% ⁇ Cr ⁇ 0.1% 0% ⁇ Yes ⁇ 0.1% 0% ⁇ Or ⁇ 0.1% 0% ⁇ mn ⁇ 0.1% and the elastic limit R P0,2 is between 590 MPa and 1100 MPa, the coercive field Hc is between 120 A / m and 900 A / m, the magnetic induction B for a field of 1600 A / m is between 1.5 and 1.9 Tesla.
- the saturation magnetization of the band is greater than 2.25 T.
- this strip it is possible to manufacture parts for magnetic components, for example rotor and stator parts, and in particular for magnetic yokes, and magnetic components such as magnetic yokes, by directly cutting the parts in a strip according to the invention. then, if necessary, by assembling the parts thus cut in such a way as to constitute components such as cylinder heads, and possibly causing some of them (for example the stator parts only) or to some of them (for example stator yokes) a complementary annealing treatment to optimize the magnetic properties, and in particular to minimize magnetic losses.
- parts for magnetic components for example rotor and stator parts, and in particular for magnetic yokes, and magnetic components such as magnetic yokes
- the invention also relates to a method for manufacturing a magnetic component according to which a plurality of parts is cut by mechanical cutting in a strip obtained by the preceding method, and, after cutting, the parts are assembled to form a magnetic component. .
- the magnetic component or the parts can be subjected to a static annealing of quality, that is to say, an annealing of optimization of the magnetic properties.
- the static annealing of quality or of optimization of the magnetic properties is annealing at a temperature of between 820 ° C. and 880 ° C. for a time of between 1 hour and 5 hours.
- the magnetic component is for example a magnetic yoke.
- an alloy known per se is used, the chemical composition of which comprises by weight: from 18% to 55% of cobalt, 0% to 3% Vanadium and / or Tungsten, 0% to 3% Chromium, 0% to 3% Silicon, 0% to 0.5% Niobium, 0% to 0.05% % boron, 0% to 0.1% C, 0% to 0.5% zirconium and / or tantalum, 0% to 5% nickel, 0% to 2% manganese, the rest being iron and impurities resulting from the elaboration.
- the alloy contains 47% to 49.5% Cobalt, 0% to 3% Vanadium plus Tungsten, 0% to 0.5% Tantalum, 0% to 0.5% of Nobium, less than 0.1% chromium, less than 0.1% silicon, less than 0.1% nickel, less than 0.1% manganese.
- the vanadium content should preferably be greater than or equal to 0.5% in order to improve the magnetic properties and better escape the weakening ordering during rapid cooling, and remain less than or equal to 2, 5% in order to avoid the presence of the second non-magnetic austenitic phase, tungsten not being indispensable, and the niobium content should preferably be greater than or equal to 0.01% in order to control the growth of the grain at high temperature and to facilitate hot processing.
- Niobium is indeed a growth inhibitor to limit the germination of crystallization and grain growth in conjunction with parboiling.
- the alloy contains a little carbon so that, during the preparation, the deoxidation is sufficient, but the carbon content must remain less than 0.1% and preferably less than 0.02% or even 0, 01% to avoid forming too many carbides which deteriorate the magnetic properties.
- This alloy is for example the alloy known as AFK 502R which contains essentially 49% cobalt, 2% vanadium and 0.04% niobium, the remainder consisting of iron and impurities and small quantities of elements such as C, Mn, Si, Ni and Cr.
- This alloy is produced in a manner known per se and cast in the form of semi-finished products such as ingots.
- a semi-finished product such as an ingot
- is hot rolled to obtain a hot strip whose thickness depends on the practical conditions of manufacture. As an indication, this thickness is generally between 2 and 2.5mm.
- the resulting strip is subjected to a quenching.
- This treatment largely avoids the order / disorder transformation in the material so that it remains in an almost disordered structural state, little changed with respect to its structural state at a temperature above 700 ° C and which therefore, is sufficiently ductile to be cold rolled.
- the hypertrempe therefore allows the hot strip to be then cold rolled without clutter up to the final thickness.
- the quenching can be carried out directly at the hot rolling outlet if the rolling end temperature is sufficiently high, or, otherwise, after reheating to a temperature above the order / disorder transformation temperature.
- the weakening order is established between 720 ° C and ambient, the metal is violently cooled, for example water (typically at a speed greater than 1000 ° C / min), at the output of hot rolling from a temperature of 800 to 1000 ° C to ambient, the hot rolled metal then slowly cooled, so fragile, is heated to between 800 and 1000 ° C before violent cooling to ambient .
- Such a treatment is known in itself to the skilled person who knows how to make it on the equipment that he usually has.
- the hot strip is cold rolled to obtain a cold strip having a thickness of less than 1 mm, preferably less than 0.6 mm, generally of between 0.5 mm and 0.2 mm, and which can be as low as at 0.05 mm.
- the annealing temperature should be between 700 ° C and 930 ° C.
- the range of temperature of the annealing at the parade can be all the more extended towards the low temperatures that the cobalt content will approach 18%.
- the annealing temperature should be between 500 and 950 ° C. The person skilled in the art knows how to determine this annealing temperature according to the composition of the alloy.
- the rate of passage in the oven can be adapted taking into account the length of the oven so that the passage time in the homogeneous temperature zone of the oven is less than 10 minutes and preferably between 1 and 5 minutes.
- the holding time at the treatment temperature must be greater than 30s.
- the speed must be greater than 0.1 meters per minute.
- the speed of movement must be greater than 2 meters per minute, and preferably 7 to 40m / min.
- the skilled person knows how to adapt the scrolling speeds according to the length of the furnaces which he has.
- the treatment furnace used can be of any type.
- it may be a conventional resistance furnace or a thermal radiation furnace, a Joule annealing furnace, a fluidised bed annealing plant or any other type of furnace.
- the strip At the furnace outlet, the strip must be cooled at a fast enough speed to avoid a complete order-disorder transformation.
- a thin strip (0.1 to 0.5 mm) intended to be machined , stamped, punched may be subject only to a partial ordering which results in a weak degree of fragility so that a hyperemperature is not necessary.
- the cooling rate - determined between the order / disorder temperature (700 ° C for a conventional alloy of composition close to Fe-49% Co-2% V) and 200 ° C - must be greater than 600 ° C per hour, and preferably greater than 1000 ° C per hour or even 2000 ° C / h. In practice, it is not necessary to exceed 10,000 ° C / h and a speed of between 2,000 ° C / h and 3,000 ° C / h is generally sufficient.
- the inventors have found, surprisingly, that with such a run-off treatment, and contrary to what is observed with static heat treatments making it possible to obtain comparable mechanical or magnetic properties, sufficiently ductile strips were obtained in order to be able to be cut mechanically to make parts to be stacked to form magnetic yokes or other magnetic components.
- the inventors have also found that by adjusting the passage time in the oven it is possible to adjust the mechanical characteristics obtained on the strip so that, from a standard iron-cobalt alloy, it is possible to obtain both alloys with usual mechanical characteristics, that is to say with a yield strength of between 300 and 500 MPa, as alloys of the high yield strength (HLE) type, that is to say having a yield strength greater than 500 MPa, preferably from 600 to 1000 MPa, and up to 1200 MPa.
- HLE high yield strength
- the standard iron-cobalt alloy is for example an iron-cobalt alloy of the AFK 502R type containing essentially 49% of cobalt, 2% of vanadium and 0.04% Nb, the remainder being iron and impurities,
- the rates of passage were chosen so that each of these treatments corresponds to a time spent above 500 ° C, the beginning of the restoring temperature, substantially less than 10 minutes.
- the runway annealing was done at three speeds of travel: 1.2 m per minute to obtain the magnetic and mechanical properties corresponding to the use to achieve magnetic stator yokes for which low to medium magnetic loss levels are sought. ; a speed of 2.4 m per minute to obtain the mechanical characteristics suitable for producing magnetic rotor yokes, and at 3.6 and 4.8 m per minute to obtain mechanical characteristics corresponding to the HLE quality.
- samples were subjected to static annealing at a temperature of 760 ° C for two hours. This annealing is a conventional "static annealing optimization" type annealing which leads to properties comparable to that of run-on annealing at the rate of 1.2 m per minute at 880 ° C.
- the yield strength R P0,2 can be set within a very wide range of values between 400 MPa and 1200 MPa by varying the annealing parameters which are the speed of passage, that is to say say the residence time high temperature, and the annealing temperature and this, under satisfactory conditions for industrial production. Indeed, the properties obtained vary slowly enough with the processing parameters to be able to control an industrial manufacturing. These results also show that there is a strong correlation between the elastic limit, the coercive field and the various other properties of the alloy.
- these tests made it possible to identify the effects of heat treatments on the metallographic structure of the alloy produced by the process according to the invention.
- the tests were carried out in particular on casting JD 842.
- the measurements were made in particular on a sheet having been annealed at the parade at 880 ° C with different speeds of scrolling.
- the temperature of 880 ° C was chosen because it is the one that corresponds to the optimum for obtaining good magnetic properties, that is to say, at a temperature allowing to obtain at the same time low values of magnetic losses and a wide range of elasticity limits (for example from 300 MPa to 800 MPa) by simple variation of the running speed with values leaving the alloy only a few minutes ( ⁇ 10 minutes) in the temperature plateau zone .
- micrographic observations were made on samples taken from the strips so that the slice of the rolled strips perpendicular to the rolling direction was observed.
- micrographs were made with an immersion attack for 5 seconds in a bath of iron perchloride at room temperature containing (per 100 ml): 50 ml of FeCl 3 and 50 ml of water after polishing with 1200 paper then electrolytic polishing with a bath A2 consisting (for 1 liter) of 78 ml of perchloric acid, 120 ml of distilled water, 700 ml of ethyl alcohol, 100 ml of butylglycol.
- the micrographs show a very specific structure very distinct from the structures obtained by static annealing. It is a structure apparently close to that of the hardened metal.
- the inventors have also found that the micrographs made on the materials which were annealed at 880 ° C. at a speed of 4.8 m per minute had a very anisotropic structure (very elongated grains), much more anisotropic than the structure obtained by annealed at 785 ° C with a flow rate of 4.8 m per minute.
- the grain size was also determined. Since the coercive field of a magnetic alloy is closely related to the size of the grain, in order to be able to make meaningful comparisons between two modes of treatment of the same material, it is necessary to make observations on materials having equivalent coercive fields. Also, to carry out these measurements, samples with adjacent coercive fields were chosen, and measurements were made on a material which had been subjected to static annealing at 760 ° C for two hours, and on the other hand for a material which had been annealed in the parade at 880 ° C with a pass rate of 1.2 m per minute.
- continuously annealed materials show a structure in which there are fewer small grains but larger grains between 200 and 1000 ⁇ m 2 .
- the grains between 30 and 50 ⁇ m 2 occupy a surface equivalent to that occupied by large grains of size between 500 ⁇ m 2 and 1100 ⁇ m 2 .
- the fine grains are much more numerous on the samples which have been subjected to a static annealing than on the samples which have been subjected to a parade annealing. It should be noted in particular that for grains smaller than 40 ⁇ m 2 , the number of grains, by size class, on the samples having undergone static annealing is greater than the maximum number of grains obtained on samples annealed at the parade. All of these results show that, especially with runway annealing, the grain size distribution does not have a dominant grain size. The maximum number of grains recorded in a grain size class never exceeds 30, unlike static annealing where the number of grains can reach 160 for the same size class, especially for small grains.
- stators were cut on samples which, according to the invention, were annealed at temperatures of 785 ° C., 800 ° C., 840 ° C., with travel speeds of 1.2 m per hour. minute for a useful oven length of 1.2 m, which corresponds to a residence time of one minute at the annealing temperature.
- These cuts were made on punched industrial punching plants using a punch and a die. The cuts were made on the strips of thickness of 0.20 mm and 0.35 mm.
- the quality of the cut was determined by evaluating the cutting radius and the presence or absence of burrs. The results are shown in Table 6. On reading, it appears that whatever the thickness and regardless of the annealing temperature on the parade, the quality of the cut is satisfactory according to the usual criteria corresponding to the requirements of the customers.
- This alloy was manufactured in the form of strips of different cold-rolled thicknesses, and then subjected to run-on annealing by passing at a continuous speed in a furnace under a protective atmosphere, at a plateau temperature of 700 ° C., 750 ° C. C, 800 ° C, 850 ° C, 900 ° C or 950 ° C, for a plateau time equal to 30 s, 1 min, or 2 min.
- the strips were cooled to a temperature below 200 ° C at cooling rates between 600 ° C / h and 35000 ° C / h.
- the specimens were subjected to a standard tape fragility test in accordance with IEC 404-8-8.
- This test consists in bending the flat specimen at 90 ° alternatively from each initial position, according to a device and a procedure described in the ISO7799 standard.
- the bending radius chosen by the IEC 404-8-8 standard for extra-thin sheets (FeCo type) used at medium frequencies is 5mm.
- a 90 ° bend from the initial position with return to the home position counts as one unit.
- the test is stopped at the appearance of the first crack visible to the naked eye in the metal. The last folding is not counted.
- the tests were carried out at 20 ° C. on widgets of width 20 mm in FeCo alloy, by a slow and uniform movement of alternating folding.
- the samples in the form of plates were subjected to a cutting test on punched industrial punching plants using a punch and a die.
- the quality of the cut was determined by evaluating the cutting radius and examining the wafer for the burrs and the proportion of thickness of the metal that yielded by transgranular fracture without significant plastic elongation of the material (origin of the cutting burrs). ).
- a very good cutability corresponds to a metal cut with a reduced press force compared to what was known in the state of the art on a hardened FeCo alloy, to a cutting zone without smudge and to a high proportion of transgranular rupture thickness.
- Good cutability corresponds to a metal cut with a high press force and in accordance with what was known in the state of the art on a FeCo alloy.
- the band In this metallurgical state (hardened or even slightly restored) the band is very elastic and strong and deforms widely before the punch begins its penetration, and as during penetration with a very large press force.
- the cutting zone is made by completely transgranular rupture without burr with a very large elastic return of the band after perforation.
- a medium cutability is an alloy for which cutting is easy but the cutting area becomes irregular and burrs or tearing of metal appear on the exit face of the punch.
- Cutability is described as bad when cracks appear around the punch before the punch has finished puncturing the sheet.
- the beginning of elastic pressure of the band by the punch may be sufficient to cause cracking and rupture of the sample.
- the metal has systematically at least good cutability, or very good for partially or completely recrystallized materials, ie subjected to annealing temperatures at the runway. at least 710 ° C. Below 710 ° C. (tests 1 and 7), it would also be possible, by increasing the dwell time, to obtain a partial recrystallization, but this dwell time should be of long duration, very little compatible with annealing at room temperature. industrial fashion show. An annealing temperature above 700 ° C, or even above 720 ° C, is therefore favorable.
- the coercive fields of the materials obtained are very high, at least 15 Oe, which corresponds to materials mainly hardened and restored, without significant crystallization. Nevertheless, the magnetic losses exceed 500 W / kg. It is therefore preferable to apply bearing temperatures greater than or equal to 720 ° C., making it possible to obtain, for bearing times of less than 3 minutes, limited magnetic losses (less than 500 W / kg for a thickness of 0.2mm).
- the magnetic strips according to the invention advantageously have, for a thickness of between 0.05 mm and 0.6 mm, magnetic losses of less than 500 W / kg, preferably less than 400 W / kg.
- Annealing at 900 ° C. does not modify magnetic losses little or little after additional static annealing of 3 hours compared with lower temperatures.
- the most relevant bearing temperature zone is between 720 ° C. and 900 ° C.
- the method according to the invention makes it possible to directly obtain products (such as stators or rotors) cut from the annealed strip, already having the desired HLE type mechanical performances with the necessarily degraded magnetic losses which correspond to them. .
- the magnetic losses must remain at a level that can remove the heat to the rotor: typically the magnetic losses at 2T / 400Hz for a thickness of 0.2mm must be less than 500W / kg, and preferably less than 400 W / kg.
- the method according to the invention makes it possible to achieve such values.
- the method according to the invention makes it possible to cut all the parts in the annealed state of annealing with a predetermined and high elastic limit, for example according to the requirements of the rotor, it is necessary to apply after cutting , specifically to the stator cut pieces, an annealing of optimization of the magnetic properties (of the 850 ° C-3h type under pure H 2 ), the stator needing generally and mainly very low magnetic losses.
- a predetermined and high elastic limit for example according to the requirements of the rotor
- Example A corresponds to an alloy of the same composition as that used for the tests given in Table 7.
- Example A is identical to Test 10 of Table 7.
- Example B includes a decrease in the percentage of vanadium and additions of niobium and tantalum, the latter being used to replace the role of moderator of the ordering of vanadium, while niobium is a growth inhibitor to limit germination of recrystallization and grain growth in conjunction with runway annealing. It can thus be seen that the performances are in the range of the properties concerned and at the same time shifted towards higher elastic limits and magnetic losses compared with Example A.
- Example C contains more Si, S, Nb, Ta and B than the reference alloy A while being consistent with the target range of properties: the silicon added moderately hardens a little the metal by its presence in solid solution while boron and sulfur precipitate at grain boundaries and niobium slows crystallization / growth. This causes a strong slowdown in crystallization, visible on the higher elastic limit, as well as an acceptable increase in magnetic losses.
- Example D shows stronger additions of Mn and B while tantalum remains at the same level as in alloy C, and vanadium is lowered to 1%.
- the performances are always in accordance with the invention.
- the much higher boron addition results in strong trapping of seeds and grain boundaries, further increasing elastic limits and magnetic losses.
- Example E has undergone strong additions of C, Si, Cr and Nb while the percentage of cobalt is reduced to 27%, making it a substantially less magnetically powerful alloy, but also much less expensive.
- the percentage of vanadium is reduced to a very low level because there is no more ordering weakening for such a percentage of cobalt.
- the magnetic performances obtained still remain in the target range of property, even if the magnetic losses after additional annealing of magnetic optimization reach a rather high level (81 W / kg) but nevertheless in accordance with the targeted properties ( ⁇ 100 W / kg).
- Example F part of the vanadium is replaced by tungsten, compared with the reference alloy A.
- the performances are only slightly changed, and in any case remain in the range of properties sought.
- Example G part of the vanadium is replaced by zirconium.
- Zr being a germination inhibitor and grain growth a little less powerful than Nb, we see that the elastic limit values and magnetic losses are increased (relative to alloy A), and in any case in the spectrum of properties referred.
- Example H more than 3% Ni is added which is known to further increase the ductility of the material as well as the electrical resistivity. However saturation magnetization is reduced but still in accordance with the invention, like all other properties characterized.
- composition according to Example J contains 3.8% vanadium, which exceeds the maximum limit of 3% V + W. With such a percentage, one penetrates importantly in the two-phase ⁇ + ⁇ domain, which generates a strong degradation of the magnetic performances after additional annealing of optimization of the performances (850 ° C / 3h), placing them well above the desired limit of 100W / kg.
- composition according to Example K contains 3.5% of chromium, but not of vanadium, which enables it to have sufficient saturation magnetization (2.26T) but very poor folding and cutting ability. This is due to the fact that unlike vanadium, chromium does not have the capacity to slow the weakening order of FeCo around 50% Co +/- 25%. The hot-rolled and cold-rolled strips then annealed at the parade are therefore fragile.
- Example L bypasses the previous problem by reintroducing 2% of vanadium, as in the reference alloy A, with in addition, and as in the previous example K, a percentage of chromium greater than 3%.
- the metal becomes ductile and cut after annealing, but the rate of addition of non-magnetic elements is too high and, by dilution of the atomic magnetic moments of iron and cobalt, the saturation magnetization Js becomes lower (2, 21T) to the required lower limit of 2.25T.
- the composition according to Example M does not contain vanadium but contains 3.2% of silicon. With such a percentage, the alloy is no longer ductile, because silicon does not slow the weakening order as does vanadium. On the contrary, the silicon hardens the alloy and weakens it by a tendency to order the stoichiometric compound Fe 3 Si. In addition, a percentage of 3.2% of silicon is pass the saturation magnetization Js below the minimum limit of 2.25T (indeed Si is a non-magnetic element and therefore dilutes the magnetic moments of Fe and Co).
- the composition according to Example N contains 2% vanadium, just like the reference alloy A, and also contains 0.65% of niobium, which is greater than the limit of 0.5% according to the invention.
- niobium is known not only as a potent inhibitor of germination, recrystallization and grain growth, but also as a creator of carbonitrides of Nb and Laves (Fe, Co) 2 Nb phases, when the percentage of niobium becomes important. These phases and precipitates further slow the migration of the grain boundaries, but especially deteriorate the magnetic properties by effective anchoring of the walls of Bloch. This results in high losses (143W / kg) after additional annealing of magnetic performance optimization.
- composition according to Example O contains 0.11% boron, which is well above the maximum limit of boron according to the invention (0.05%). This causes a very great fragility of the material to the fold and poor cutability: The precipitation of Fe and Co borides is such that the grains are weakened and that the metal has lost any ductility.
- Example P explores the important addition of nickel (6.03%) while the composition remains very similar to the reference alloy A: not only the saturation magnetization becomes too weak (2.23 T ⁇ 2.25T minimum), but the magnetic losses after additional annealing of magnetic performance optimization (850 ° C-3h) become very high (328 W / kg). Nickel indeed stabilizes the ⁇ phase, and such an alloy causes the strong presence of non-magnetic ⁇ phase in the middle of the ferromagnetic ferrite phase. The material is therefore magnetically soft and the magnetic losses are very important.
- aging tests were carried out at 200 ° C. with holding times of 100 hours and 100 hours + 500 hours cumulative. These tests were carried out at 200 ° C. because this temperature corresponds approximately to the maximum temperature at which materials constituting the yokes of rotating electrotechnical machines used under normal operating conditions can be subjected. For this purpose, tests were made with an alloy of the AFK502R type for two standard grades corresponding to static annealing at 760 ° C. for two hours and 850 ° C.
- the induction B for a field of 1600 A / m varies by at most 2% following the annealing and the coercive field Hc of at most 23%.
- the annealed annealed alloys are not more sensitive to aging than the annealed annealed alloys.
- an alloy as defined above that is to say containing from 18 to 55% of Co, from 0 to 3% of V + W, from 0 to 3% of Cr, from 0 to 3% of Si, from 0 to 0.5% of Nb, from 0 to 0.05% of B from 0 to 0.1% of C, from 0 to 0.5% of Ta + Zr, from 0 to 5% of Ni, from 0 to 2% Mn, the rest being iron and impurities resulting from the preparation and in particular an alloy of the AFK502R type, it is possible to manufacture magnetic components and especially magnetic shields, by cutting by mechanical cutting parts in cold rolled strips continuously annealed to obtain the desired mechanical characteristics taking into account the intended application and, according to this application, by performing or not performing on these possibly assembled cut pieces, a complementary annealing of quality intended for optimize the magnetic properties of the alloy.
- the cold-rolled strips are obtained by cold rolling hot-rolled hyper-tempered strips to maintain a substantially disordered structure.
- the person skilled in the art knows how to manufacture such hot-rolled strips.
- an oxidation heat treatment can be performed to ensure the electrical isolation of the parts of a stack as is known to those skilled in the art.
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Description
La présente invention est relative à la fabrication de bande en alliage magnétique doux du type fer-cobalt.The present invention relates to the manufacture of soft magnetic alloy strip of iron-cobalt type.
De nombreux équipements électrotechniques comportent des pièces magnétiques et notamment des culasses magnétiques réalisées dans des alliages magnétiques doux. C'est le cas en particulier des génératrices électriques embarquées dans des véhicules notamment dans le domaine de l'aéronautique, du ferroviaire ou de l'automobile. Généralement, les alliages utilisés sont des alliages du type fer-cobalt et notamment des alliages comportant à peu près 50% en poids de Cobalt. Ces alliages présentent l'intérêt d'avoir une très forte induction à saturation, une perméabilité élevée à des inductions de travail égale ou supérieure à 1,6 Tesla et une résistivité assez forte permettant une réduction des pertes en courant alternatif et à haute induction. Lorsqu'ils sont d'usage courant, ces alliages ont une résistance mécanique correspondant à une limite d'élasticité comprise entre 300 et 500 MPa environ. Cependant, pour certaines applications, il est souhaitable de disposer d'alliages à haute limite élastique dont la limite d'élasticité peut atteindre ou dépasser 600 MPa, voire même dans certains cas 900 MPa. Ces derniers alliages dits HLE sont particulièrement utiles pour réaliser des alternateurs miniaturisés embarqués sur des avions. Ces alternateurs sont caractérisés par des vitesses de rotation très élevées pouvant dépasser 20 000 tr/min qui nécessitent une grande résistance mécanique des pièces constituants les culasses magnétiques. Afin d'atteindre les caractéristiques des alliages à haute limite d'élasticité, il a été proposé dans différents brevets d'ajouter différents éléments d'alliage tels que le Niobium, le Carbone et le Bore notamment.Many electrotechnical equipment includes magnetic parts and in particular magnetic yokes made of soft magnetic alloys. This is the case in particular of the electric generators embedded in vehicles in particular in the field of aeronautics, railway or automobile. Generally, the alloys used are alloys of the iron-cobalt type and in particular alloys comprising approximately 50% by weight of cobalt. These alloys have the advantage of having a very high saturation induction, a high permeability to working inductions equal to or greater than 1.6 Tesla and a fairly high resistivity allowing a reduction of AC and high induction losses. When in common use, these alloys have a strength corresponding to a yield strength of between about 300 and 500 MPa. However, for some applications, it is desirable to have high elastic limit alloys whose yield strength can reach or exceed 600 MPa, or even in some cases 900 MPa. The latter so-called HLE alloys are particularly useful for producing miniaturized alternators embedded on aircraft. These alternators are characterized by very high speeds of rotation exceeding 20,000 rpm which require a high mechanical resistance of the components constituting the magnetic yokes. In order to achieve the characteristics of high yield strength alloys, it has been proposed in various patents to add various alloying elements such as Niobium, Carbon and Boron in particular.
Tous ces matériaux contenant de 15 à 55% en poids de cobalt, qu'ils aient une composition Fe-Co approximativement équi-atomique, ou qu'ils contiennent beaucoup plus de fer que de cobalt, doivent être soumis à un recuit adapté pour obtenir les propriétés d'emploi souhaitées, et notamment un bon compromis entre les caractéristiques mécaniques et les caractéristiques magnétiques recherchées en fonction des usages auxquels ils sont destinés. Pour ces alliages, il est connu, bien établi, et pratiqué que les pièces électrotechniques (stators, rotor et autres profils divers) sont découpées dans des bandes en matériau écroui obtenues par laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale. Après découpe, les pièces sont systématiquement soumises, en dernière étape, à un recuit de type statique pour régler les propriétés magnétiques. On entend par recuit statique dans l'état de l'art des alliages Fe-Co, un traitement thermique au cours duquel on maintient les pièces découpées au dessus de 200°C pendant au moins 1 heure et on les fait passer par une température supérieure ou égale à 700°C, à laquelle on impose un palier. On entend par palier une période de temps d'au moins 10 minutes pendant laquelle la température varie au plus de 20°C au-dessus ou en-dessous d'une température de consigne. Dans ce traitement, les montées et descentes entre l'ambiante et le palier prennent en général un temps d'au moins 1 heure en régime de production industrielle. De ce fait, un traitement de recuit « statique » industriel, permettant une bonne optimisation des performances magnétiques, comprend pour cela un palier de température de une à plusieurs heures : le recuit « statique » prend donc plusieurs heures.All these materials containing from 15 to 55% by weight of cobalt, whether they have an approximately equi-atomic Fe-Co composition, or that they contain much more iron than cobalt, must be subjected to an annealing adapted to obtain the desired use properties, and in particular a good compromise between the mechanical characteristics and the magnetic characteristics sought for the uses for which they are intended. For these alloys, it is known, well established, and practiced that the electrotechnical parts (stators, rotor and other various profiles) are cut in strips of hardened material obtained by cold rolling to the final thickness. After cutting, the parts are systematically subject, in the last step, to a static annealing to adjust the magnetic properties. Static annealing in the state of the art of Fe-Co alloys, a heat treatment during which the cut pieces are maintained above 200 ° C for at least 1 hour and are passed through a temperature greater than or equal to 700 ° C, at which a bearing is imposed. By step is meant a period of time of at least 10 minutes during which the temperature varies at most 20 ° C above or below a set temperature. In this treatment, the ascents and descents between the ambient and the bearing generally take a time of at least 1 hour in the industrial production regime. Therefore, an industrial "static" annealing treatment, allowing a good optimization of the magnetic performances, includes for this a temperature step of one to several hours: the "static" annealing thus takes several hours.
D'une façon connue en elle-même de l'homme du métier, le laminage à froid est effectué sur des bandes d'épaisseur généralement de l'ordre de 2 à 2,5mm, obtenues par laminage à chaud puis soumises à une hypertrempe. Celle-ci permet d'éviter en très grande partie la transformation ordre/désordre dans le matériau qui, de ce fait, reste presque désordonné, mais peu changé par rapport à son état structural à température supérieure à 700°C. Du fait de ce traitement, le matériau peut, ensuite, être laminé à froid sans encombre jusqu'à l'épaisseur finale.In a manner known in itself to those skilled in the art, the cold rolling is carried out on strips of thickness generally of the order of 2 to 2.5 mm, obtained by hot rolling and then subjected to a quenching. . This makes it possible to avoid, to a large extent, the order / disorder transformation in the material, which therefore remains almost disordered, but little changed with respect to its structural state at a temperature above 700 ° C. As a result of this treatment, the material can then be cold rolled unhindered to the final thickness.
Les bandes ainsi obtenues ont alors une ductilité suffisante pour pouvoir être découpées par découpage mécanique. Aussi, lorsqu'ils sont destinés à fabriquer des culasses magnétiques constituées d'empilement de pièces découpées dans des bandes minces, ces alliages sont vendus aux utilisateurs sous forme de bandes à l'état écroui. L'utilisateur découpe alors les pièces, les empile et assure le montage ou l'assemblage des culasses magnétiques, puis effectue le traitement thermique de qualité nécessaire pour obtenir les propriétés recherchées. Ce traitement thermique de qualité vise à obtenir un certain développement de la croissance des grains après recristallisation, car c'est la taille de grain qui fixe le compromis entre performances mécaniques et magnétiques. Selon les pièces considérées de la machine électrotechnique, les compromis de performances, et donc les traitements thermiques, peuvent être différents. Ainsi, en général, les stators et rotors de génératrices de bord aéronautique sont découpés ensemble dans la même portion de bande afin de minimiser les chutes de métal. Mais, le rotor subit un traitement thermique favorisant des performances mécaniques assez élevées, typiquement une température inférieure à 800°C, tandis que le stator subit un traitement thermique optimisant les performances magnétiques (donc à plus forte taille moyenne de grain) typiquement une température supérieure à 800°C.The strips thus obtained then have sufficient ductility to be cut by mechanical cutting. Also, when they are intended to manufacture magnetic yokes consisting of stack of pieces cut in thin strips, these alloys are sold to users in the form of strips in the hardened state. The user then cuts the pieces, stacks them and assembles or assembles the magnetic yokes, and then carries out the thermal treatment of quality necessary to obtain the desired properties. This quality heat treatment aims to obtain a certain development of grain growth after recrystallization, because it is the grain size that sets the compromise between mechanical and magnetic performance. Depending on the parts considered of the electrotechnical machine, the performance compromises, and therefore the heat treatments, may be different. Thus, in general, aeronautical edge generator stators and rotors are cut together in the same strip portion to minimize metal scrap. But, the rotor undergoes a heat treatment favoring relatively high mechanical performance, typically a temperature below 800 ° C, while the stator is subjected to a heat treatment optimizing the magnetic performance (thus to higher average grain size) typically a higher temperature at 800 ° C.
De plus, ce traitement thermique de qualité peut comporter pour chaque type de pièce découpée, deux recuits, l'un pour ajuster les propriétés magnétiques et mécaniques comme on vient de le voir et l'autre pour oxyder les surfaces des tôles afin de réduire les pertes magnétiques inter-laminaires. Ce deuxième recuit peut aussi être remplacé par un dépôt d'une matière organique, minérale ou mixte.In addition, this quality heat treatment may comprise for each type of cut piece, two anneals, one to adjust the magnetic and mechanical properties as we have just seen and the other to oxidize the surfaces of the sheets in order to reduce the inter-laminar magnetic losses. This second annealing may also be replaced by a deposit of an organic material, mineral or mixed.
Les inconvénients de la technique selon cet art antérieur sont multiples et on citera en particulier :
- la nécessité de changer d'alliage (compliqué, stock plus importants, plus couteux) lorsqu'on souhaite atteindre des limites élastiques d'au moins 500 à 600MPa ; en effet l'alliage FeCo connu par l'homme du métier pour convenir à la plupart des applications électrotechniques, peut atteindre des propriétés magnétiques douces telles que un champ coercitif de 0,4 à 0,6 Oe (32 à 48 A/m) lorsque le recuit est réalisé à au moins 850°C et aussi peut atteindre une limite élastique de 450-500MPa lorsque la température de recuit est abaissée en dessous de 750°C ; dans tous les cas la limite élastique n'atteint jamais 600MPa sur le même alliage ; pour y parvenir d'autres alliages, légèrement différents en composition, utilisant notamment des précipités ou 2nde phase, doivent être utilisés ;
- la nécessité pour l'utilisateur de recuire toutes les pièces découpées (que la nuance soit à haute limite élastique (HLE) ou non), en effet, après recuit statique, l'alliage est trop fragile pour pouvoir être découpé par des moyens mécaniques ;
- la nécessité de devoir supporter des pertes magnétiques élevées pour des limites élastiques d'au moins 500MPa ;
- la difficulté voire l'impossibilité pour des performances HLE d'atteindre par le traitement thermique, un compromis précis en performances mécaniques et magnétiques ; en effet, en théorie il est toujours possible d'obtenir des performances HLE (500 à 1200MPa de limite d'élasticité) par un « recuit statique » tel que défini ci-dessus en appliquant des paliers de température entre 700 et 720°C, donc dans un état métallurgique allant de l'état écroui puis restauré à un état plus ou moins cristallisé et propre à ce type de recuit ; mais en pratique, dans cette plage 500-1200MPa, la limite élastique dépend très sensiblement de la température de palier au degré près ; cette hypersensibilité des performances à la température de palier interdit la transposition industrielle puisque les fours industriels statiques ne peuvent en général pas assurer une homogénéité de température de la charge à recuire meilleure que + /-10 °C, soit l'étendue de la plage de réglage de la limite élastique entre 500 et 1200MPa ; exceptionnellement cette homogénéité peut être de +/-5°C ; cependant, cela n'est pas suffisant pour maîtriser une fabrication industrielle.
- la difficulté d'atteindre des cotes précises de pièce finie lorsque le recuit statique final s'applique à des pièces découpées dans le métal écroui, de géométrie complexe (exemple pièce/profil en E de transformateur à jambes allongées).
- the need to change the alloy (complicated, larger stock, more expensive) when it is desired to reach elastic limits of at least 500 to 600 MPa; indeed the FeCo alloy known to those skilled in the art to suit most electrotechnical applications, can achieve soft magnetic properties such as a coercive force of 0.4 to 0.6 Oe (32 to 48 A / m) when the annealing is performed at at least 850 ° C and also can reach a yield strength of 450-500MPa when the annealing temperature is lowered below 750 ° C; in all cases the elastic limit never reaches 600 MPa on the same alloy; to achieve other alloys, slightly different in composition, in particular using precipitates or 2 nd stage, must be used;
- the need for the user to anneal all the cut pieces (that the grade is high elastic limit (HLE) or not), in fact, after static annealing, the alloy is too fragile to be cut by mechanical means;
- the need to withstand high magnetic losses for elastic limits of at least 500 MPa;
- the difficulty or even the impossibility for HLE performances of achieving heat treatment, a precise compromise in mechanical and magnetic performance; indeed, in theory it is always possible to obtain HLE performances (500 to 1200 MPa of elastic limit) by a "static annealing" as defined above by applying temperature steps between 700 and 720 ° C. therefore in a metallurgical state ranging from the hardened state then restored to a more or less crystallized state and suitable for this type of annealing; but in practice, in this range 500-1200MPa, the elastic limit depends very substantially on the bearing temperature to the nearest degree; this hypersensitivity of performance at bearing temperature prohibits industrial transposition, since static industrial furnaces generally can not ensure a temperature homogeneity of the charge to be annealed better than + / -10 ° C, ie the range of the adjustment of the elastic limit between 500 and 1200 MPa; exceptionally this homogeneity can be +/- 5 ° C; however, this is not enough to control industrial manufacturing.
- the difficulty of reaching precise dimensions of the finished part when the final static annealing applies to parts cut in the hardened metal, of complex geometry (example piece / E profile of transformer with elongated legs).
On connaît par ailleurs du document
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé permettant de fabriquer une bande mince en alliage magnétique doux type fer-cobalt qui, à partir du même alliage, permette de proposer une bande facilement découpable qui puisse aussi bien avoir, de façon prédéfinie, une limite d'élasticité aussi bien moyenne que très élevée tout en conservant la possibilité d'obtenir de bonnes à très bonnes propriétés magnétiques en appliquant ultérieurement un second traitement thermique statique ou au défilé, l'alliage étant capable de passer d'un état à haute limite d'élasticité à un état à haute performance magnétique sous l'effet d'un recuit tel que, par exemple, un recuit conventionnel statique, l'alliage ayant, en outre, une bonne tenue au vieillissement de ses propriétés mécaniques jusqu'à 200°C.The object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a method for manufacturing a thin strip of soft magnetic alloy type iron-cobalt which, from the same alloy, allows to propose an easily cutable strip that can have as well , in a predefined manner, a yield strength that is both medium and very high while retaining the possibility of obtaining good to very good magnetic properties by subsequently applying a second static heat treatment or parade, the alloy being able to pass from a high yield state to a high magnetic performance state under the effect of an annealing such as, for example, a conventional static annealing, the alloy having, in addition, a good aging resistance of its mechanical properties up to 200 ° C.
A cet effet l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une bande en alliage magnétique doux apte à être découpée mécaniquement, dont la composition chimique comprend en poids :
Selon ce procédé, on lamine à froid une bande obtenue par laminage à chaud d'un demi produit constitué de cet alliage pour obtenir une bande laminée à froid d'épaisseur inférieure à typiquement 0,6 mm et, après le laminage à froid, on effectue sur la bande un traitement de recuit au défilé par passage dans un four continu, à une température comprise entre la température de transition ordre/désordre de l'alliage (par exemple 700-710°C pour alliage Fe-49%Co-2%V bien connu de l'homme du métier) et la température de début de transformation ferritique/austénitique de l'alliage (typiquement 880 à 950°C pour les alliages FeCo de l'invention), suivi d'un refroidissement rapide jusqu'à une température inférieure à 200°C.According to this method, a strip obtained by hot rolling of a half product made of this alloy is cold rolled to obtain a cold-rolled strip of thickness typically less than 0.6 mm and, after cold rolling, performs on-band annealing treatment by passing through a continuous furnace, at a temperature between the order / disorder transition temperature of the alloy (for example 700-710 ° C. for Fe-49% Co-2% V alloy well known to those skilled in the art) and the ferritic / austenitic transformation start temperature of the alloy (typically 880 to 950 ° C. for the FeCo alloys of the invention), followed by rapid cooling to a temperature below 200 ° C.
La température de recuit est de préférence comprise entre 700°C et 930°C.The annealing temperature is preferably between 700 ° C and 930 ° C.
De préférence, la vitesse de défilement de la bande est adaptée pour que le temps de séjour de la bande à la température de recuit soit inférieur à 10mn.Preferably, the running speed of the strip is adapted so that the residence time of the strip at the annealing temperature is less than 10 minutes.
De préférence, la vitesse de refroidissement de la bande en sortie du four de traitement est supérieure à 1000°C /h.Preferably, the cooling rate of the strip at the outlet of the treatment furnace is greater than 1000 ° C./h.
Selon l'invention, on adapte la vitesse de défilement de la bande dans le four et la température de recuit pour ajuster la résistance mécanique de la bande.According to the invention, the speed of travel of the strip in the furnace and the annealing temperature are adapted to adjust the mechanical strength of the strip.
De préférence, la composition chimique de l'alliage est telle que :
Ce procédé a l'avantage de permettre de fabriquer une bande mince facilement découpable par des moyens mécaniques et qui se distingue des bandes connues par sa structure métallurgique. En particulier, la bande obtenue par ce procédé est une bande en alliage magnétique doux laminée à froid, d'épaisseur inférieure à 0,6 mm, constituée d'un alliage dont la composition chimique comprend, en poids :
- soit du type « partiellement cristallisée », c'est-à-dire que, sur au moins 10% de la surface d'échantillons observés au microscope avec un grossissement de x 40 après attaque chimique au perchlorure de fer, il n'est pas possible d'identifier des joints de grain ;
- soit du type « cristallisée », c'est-à-dire que sur au moins 90% de la surface d'échantillons observés au microscope avec un grossissement de x 40 après attaque chimique au perchlorure de fer, il est possible d'identifier un réseau de joints de grains et, dans la plage des tailles de grain allant de 0 à 60 µm2, il existe au moins une classe de 10 µm2 de largeur de taille de grains comprenant au moins deux fois plus de grains que la même classe de taille de grains correspondant à l'observation d'une bande laminée à froid de comparaison ayant la même composition, n'ayant pas été soumise à un recuit continu mais ayant été soumise à un recuit statique à une température telle que l'écart entre champ coercitif obtenu avec le recuit statique et le champ coercitif obtenu avec le recuit au défilé est inférieur à la moitié de la valeur du champ coercitif obtenu par le traitement au défilé et, dans la plage de taille de grains allant de 0 à 60 µm2, il existe au moins une taille de classe de grains de 10 µm2 de largeur dont le rapport du nombre de grains au nombre total de grains observés sur l'échantillon ayant subi un recuit au défilé est supérieur d'au moins 50% au même rapport correspondant à un échantillon prélevé sur la bande laminée à froid de comparaison ayant subi un recuit statique.
- either of the "partially crystallized" type, that is to say that, on at least 10% of the surface of samples observed under a microscope with a magnification of x 40 after chemical attack with iron perchloride, it is not possible to identify grain boundaries;
- either of the "crystallized" type, that is to say that on at least 90% of the surface of samples observed under a microscope with a magnification of x 40 after chemical attack with iron perchloride, it is possible to identify a grain boundary network and, in the range of grain sizes from 0 to 60 μm 2 , there is at least one class of 10 μm 2 of grain size width comprising at least twice as many grains as the same class of grain size corresponding to the observation of a comparative cold rolled strip having the same composition, not having been continuously annealed but having been subjected to static annealing at a temperature such that the difference between Coercive field obtained with static annealing and the coercive field obtained with run-on annealing is less than half of the value of the coercive field obtained by the run-on treatment and, in the grain size range from 0 to 60 μm 2 , it exists at least a grain class size of 10 μm 2 in width, the ratio of the number of grains to the total number of grains observed on the par-milled sample is at least 50% greater than the same ratio corresponding to a sample taken from the cold rolled comparative static annealed strip.
Comme il est évident pour l'homme du métier, le terme « cristallisé » est utilisé ici comme synonyme de « recristallisé. En effet, la bande laminée à froid sous forme d'une bande mince est totalement écrouie, c'est à dire que l'ordre cristallin est totalement disloqué à longue distance, et que la notion de cristaux ou « grain » n'existe plus. Le traitement de recuit au défilé permet alors de faire « cristalliser » cette matrice écrouie en cristaux ou grains. Ce phénomène est néanmoins également appelé recristallisation car il ne s'agit pas de la première cristallisation subie par l'alliage depuis sa phase d'élaboration depuis le métal liquide solidifié.As is obvious to those skilled in the art, the term "crystallized" is used herein as synonymous with "recrystallized. Indeed, the cold-rolled strip in the form of a thin strip is totally hardened, that is to say that the crystalline order is totally dislocated at long distance, and that the notion of crystals or "grain" no longer exists. . The annealing treatment with the parade then makes it possible to "crystallize" this matrix worked in crystals or grains. This phenomenon is nevertheless also called recrystallization because it is not the first crystallization undergone by the alloy since its development phase from the solidified liquid metal.
De préférence, la composition chimique de l'alliage magnétique doux est telle que :
En outre, l'aimantation à saturation de la bande est supérieure à 2,25 T.In addition, the saturation magnetization of the band is greater than 2.25 T.
Avec cette bande il est possible de fabriquer des pièces pour composants magnétiques, par exemple pièces de rotor et stator, et notamment pour culasse magnétique, et des composants magnétiques tels que des culasses magnétiques, en découpant directement les pièces dans une bande selon l'invention puis, si nécessaire, en assemblant les pièces ainsi découpées de façon à constituer des composants tels que des culasses, et en faisant éventuellement subir à certaines d'entre elles (par exemple les pièces de stator seulement) où à certains d'entre eux (par exemple des culasses de stator) un traitement de recuit complémentaire permettant d'optimiser les propriétés magnétiques, et en particulier de minimiser les pertes magnétiques.With this strip it is possible to manufacture parts for magnetic components, for example rotor and stator parts, and in particular for magnetic yokes, and magnetic components such as magnetic yokes, by directly cutting the parts in a strip according to the invention. then, if necessary, by assembling the parts thus cut in such a way as to constitute components such as cylinder heads, and possibly causing some of them (for example the stator parts only) or to some of them ( for example stator yokes) a complementary annealing treatment to optimize the magnetic properties, and in particular to minimize magnetic losses.
Aussi, l'invention a également pour objet un procédé pour fabriquer un composant magnétique selon lequel on découpe une pluralité de pièces par découpe mécanique dans une bande obtenue par le procédé précédent, et, après découpe, on assemble les pièces pour former un composant magnétique.Also, the invention also relates to a method for manufacturing a magnetic component according to which a plurality of parts is cut by mechanical cutting in a strip obtained by the preceding method, and, after cutting, the parts are assembled to form a magnetic component. .
En outre, on peut soumettre le composant magnétique ou les pièces à un recuit statique de qualité c'est-à-dire, un recuit d'optimisation des propriétés magnétiques.In addition, the magnetic component or the parts can be subjected to a static annealing of quality, that is to say, an annealing of optimization of the magnetic properties.
De préférence, le recuit statique de qualité ou d'optimisation des propriétés magnétiques est un recuit à une température comprise entre 820°C et 880°C pendant un temps compris entre 1 heure et 5 heures.Preferably, the static annealing of quality or of optimization of the magnetic properties is annealing at a temperature of between 820 ° C. and 880 ° C. for a time of between 1 hour and 5 hours.
Le composant magnétique est par exemple une culasse magnétique.The magnetic component is for example a magnetic yoke.
L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise mais non limitative et illustrée par des exemples.The invention will now be described in a more precise but nonlimiting manner and illustrated by examples.
Pour fabriquer des bandes minces laminées à froid destinées à fabriquer par découpe mécanique des pièces de culasse magnétique d'équipements électrotechniques, on utilise un alliage connu en lui-même dont la composition chimique comprend en poids : de 18% à 55% de Cobalt, de 0% à 3% de Vanadium et/ou de Tungstène, de 0% à 3% de Chrome, de 0% à 3% de Silicium, de 0% à 0,5% de Niobium, de 0% à 0,05% de Bore, de 0% à 0,1 % de C, de 0% à 0,5% de Zirconium et/ou de Tantale, de 0% à 5% de Nickel, de 0% à 2% de Manganèse, le reste étant du Fer et des impuretés résultant de l'élaboration.In the manufacture of cold-rolled thin strips for mechanical cutting of magnetic yoke parts of electrotechnical equipment, an alloy known per se is used, the chemical composition of which comprises by weight: from 18% to 55% of cobalt, 0% to 3% Vanadium and / or Tungsten, 0% to 3% Chromium, 0% to 3% Silicon, 0% to 0.5% Niobium, 0% to 0.05% % boron, 0% to 0.1% C, 0% to 0.5% zirconium and / or tantalum, 0% to 5% nickel, 0% to 2% manganese, the rest being iron and impurities resulting from the elaboration.
De préférence, l'alliage contient de 47% à 49,5% de Cobalt, de 0% à 3% de la somme Vanadium plus Tungstène, de 0% à 0,5% de Tantale, de 0% à 0,5% de Nobium, moins de 0,1% de chrome, moins de 0,1% de Silicium, moins de 0,1% de nickel, moins de 0,1% de Manganèse.Preferably, the alloy contains 47% to 49.5% Cobalt, 0% to 3% Vanadium plus Tungsten, 0% to 0.5% Tantalum, 0% to 0.5% of Nobium, less than 0.1% chromium, less than 0.1% silicon, less than 0.1% nickel, less than 0.1% manganese.
De plus, la teneur en vanadium doit, de préférence, être supérieure ou égale à 0,5% afin d'améliorer les propriétés magnétiques et mieux échapper à la mise en ordre fragilisante lors du refroidissement rapide, et rester inférieure ou égale à 2,5% afin d'éviter la présence de la seconde phase austénitique non magnétique, le tungstène n'étant pas indispensable, et la teneur en niobium doit, de préférence, être supérieure ou égale à 0,01% afin de contrôler la croissance du grain à haute température et afin de faciliter la transformation à chaud. Le niobium est en effet un inhibiteur de croissance permettant de limiter la germination de la cristallisation et la croissance de grain conjointement au recuit au défilé.In addition, the vanadium content should preferably be greater than or equal to 0.5% in order to improve the magnetic properties and better escape the weakening ordering during rapid cooling, and remain less than or equal to 2, 5% in order to avoid the presence of the second non-magnetic austenitic phase, tungsten not being indispensable, and the niobium content should preferably be greater than or equal to 0.01% in order to control the growth of the grain at high temperature and to facilitate hot processing. Niobium is indeed a growth inhibitor to limit the germination of crystallization and grain growth in conjunction with parboiling.
L'alliage contient un peu de carbone pour que, au cours de l'élaboration, la désoxydation soit suffisante, mais la teneur en carbone doit rester inférieure à 0,1% et, de préférence, inférieure à 0,02% voire 0,01% pour éviter de former trop de carbures qui détériorent les propriétés magnétiques.The alloy contains a little carbon so that, during the preparation, the deoxidation is sufficient, but the carbon content must remain less than 0.1% and preferably less than 0.02% or even 0, 01% to avoid forming too many carbides which deteriorate the magnetic properties.
Il n'y a pas de limite inférieure définie pour les teneurs en éléments tels que Mn, Si, Ni ou Cr. Ces éléments peuvent être absents, mais ils sont en général présents au moins en très faible quantité par suite de leur présence dans les matières premières ou par suite d'une pollution par les réfractaires du four d'élaboration. Ces éléments n'ont pas d'influence sur les propriétés magnétiques de l'alliage lorsqu'ils sont présents en très faibles quantités. Lorsque leur présence est significative, c'est qu'ils ont été sont ajoutés, volontairement, afin d'ajuster les propriétés magnétiques de l'alliage à l'application visée.There is no lower limit defined for the contents of elements such as Mn, Si, Ni or Cr. These elements may be absent, but they are generally present at least in very small quantities as a result of their presence in the raw materials or as a result of pollution by refractory furnace development. These elements have no influence on the magnetic properties of the alloy when they are present in very small quantities. When their presence is significant, it is because they have been added voluntarily to adjust the magnetic properties of the alloy to the intended application.
Cet alliage est par exemple l'alliage connu sous le nom de AFK 502R qui contient essentiellement environ 49% de Cobalt, 2% de Vanadium et 0,04% de niobium, le reste étant constitué de Fer et d'impuretés ainsi que de petites quantités des éléments tels que C, Mn, Si, Ni et Cr.This alloy is for example the alloy known as AFK 502R which contains essentially 49% cobalt, 2% vanadium and 0.04% niobium, the remainder consisting of iron and impurities and small quantities of elements such as C, Mn, Si, Ni and Cr.
Cet alliage est élaboré de façon connue en elle-même et coulé sous forme de demi-produits tels que des lingots. Pour fabriquer une bande mince, un demi-produit, tel qu'un lingot, est laminé à chaud pour obtenir une bande à chaud dont l'épaisseur dépend des conditions pratiques de fabrication. A titre indicatif, cette épaisseur est généralement comprise entre 2 et 2,5mm. A l'issue du laminage à chaud, la bande obtenue est soumise à une hypertrempe. Ce traitement permet d'éviter en très grande partie la transformation ordre/désordre dans le matériau de sorte que celui-ci reste dans un état structural presque désordonné, peu changé par rapport à son état structural à une température supérieure à 700°C et qui, de ce fait, est suffisamment ductile pour pouvoir être laminée à froid. L'hypertrempe permet donc que la bande à chaud soit ensuite laminée à froid sans encombre jusqu'à l'épaisseur finale. L'hypertrempe peut être réalisée directement en sortie de laminage à chaud si la température de fin de laminage est suffisamment élevée, ou, dans le cas contraire, après réchauffage à une température supérieure à la température de transformation ordre/ désordre. En pratique, la mise en ordre fragilisante s'établissant entre 720°C et l'ambiante, soit le métal est violemment refroidi, à l'eau par exemple (typiquement à une vitesse supérieure à 1000°C/mn), en sortie de laminage à chaud depuis une température de 800 à 1000°C jusqu'à l'ambiante, soit le métal laminé à chaud puis refroidi lentement, donc fragile, est réchauffé entre 800 et 1000°C avant un refroidissement violent jusqu'à l'ambiante. Un tel traitement est connu en lui-même de l'homme du métier qui sait le réaliser sur les appareillages dont il dispose habituellement.This alloy is produced in a manner known per se and cast in the form of semi-finished products such as ingots. To make a thin strip, a semi-finished product, such as an ingot, is hot rolled to obtain a hot strip whose thickness depends on the practical conditions of manufacture. As an indication, this thickness is generally between 2 and 2.5mm. At the end of hot rolling, the resulting strip is subjected to a quenching. This treatment largely avoids the order / disorder transformation in the material so that it remains in an almost disordered structural state, little changed with respect to its structural state at a temperature above 700 ° C and which therefore, is sufficiently ductile to be cold rolled. The hypertrempe therefore allows the hot strip to be then cold rolled without clutter up to the final thickness. The quenching can be carried out directly at the hot rolling outlet if the rolling end temperature is sufficiently high, or, otherwise, after reheating to a temperature above the order / disorder transformation temperature. In practice, the weakening order is established between 720 ° C and ambient, the metal is violently cooled, for example water (typically at a speed greater than 1000 ° C / min), at the output of hot rolling from a temperature of 800 to 1000 ° C to ambient, the hot rolled metal then slowly cooled, so fragile, is heated to between 800 and 1000 ° C before violent cooling to ambient . Such a treatment is known in itself to the skilled person who knows how to make it on the equipment that he usually has.
Après hypertrempe, la bande à chaud est laminée à froid pour obtenir une bande à froid ayant une épaisseur inférieure à 1 mm, de préférence inférieure à 0,6 mm généralement comprise entre 0,5 mm et 0,2 mm et qui peut descendre jusqu'à 0,05 mm.After hardening, the hot strip is cold rolled to obtain a cold strip having a thickness of less than 1 mm, preferably less than 0.6 mm, generally of between 0.5 mm and 0.2 mm, and which can be as low as at 0.05 mm.
Après avoir fabriqué la bande laminée à froid écrouie, on la soumet à un recuit au défilé dans un four à passage, à une température telle que l'alliage est en phase ferritique désordonnée. Cela signifie que la température est comprise entre la température de transformation ordre/désordre et la température de transformation ferritique/austénitique. Pour un alliage Fer-Cobalt ayant une teneur en Cobalt comprise entre 45 et 55% en poids, la température de recuit doit être comprise entre 700°C et 930°C. La plage de température du recuit au défilé pourra être d'autant plus étendue vers les basses températures que la teneur en cobalt se rapprochera de 18%. Par exemple, à 27% de cobalt, la température de recuit doit être comprise entre 500 et 950°C. L'homme du métier sait déterminer cette température de recuit en fonction de la composition de l'alliage.After having manufactured the cold-rolled cold-rolled strip, it is subjected to annealing in a passage furnace at a temperature such that the alloy is in a disordered ferritic phase. This means that the temperature is between the order / disorder transformation temperature and the ferritic / austenitic transformation temperature. For an iron-cobalt alloy having a cobalt content of between 45 and 55% by weight, the annealing temperature should be between 700 ° C and 930 ° C. The range of temperature of the annealing at the parade can be all the more extended towards the low temperatures that the cobalt content will approach 18%. For example, at 27% cobalt, the annealing temperature should be between 500 and 950 ° C. The person skilled in the art knows how to determine this annealing temperature according to the composition of the alloy.
La vitesse de passage dans le four peut être adaptée compte tenu de la longueur du four pour que le temps de passage dans la zone de température homogène du four soit inférieur à 10 minutes et de préférence compris entre 1 et 5 minutes. En tout état de cause, le temps de maintien à la température de traitement doit être supérieur à 30s. Pour un four industriel de longueur de l'ordre d'un mètre, la vitesse doit être supérieure à 0,1 mètre par minute. Pour un autre type de four industriel de 30 m de long, la vitesse de défilement doit être supérieure à 2 mètres par minute, et de préférence de 7 à 40m/min. D'une façon générale, l'homme du métier sait adapter les vitesses de défilement en fonction de la longueur des fours dont il dispose.The rate of passage in the oven can be adapted taking into account the length of the oven so that the passage time in the homogeneous temperature zone of the oven is less than 10 minutes and preferably between 1 and 5 minutes. In any case, the holding time at the treatment temperature must be greater than 30s. For an industrial furnace with a length of about one meter, the speed must be greater than 0.1 meters per minute. For another type of industrial furnace 30 m long, the speed of movement must be greater than 2 meters per minute, and preferably 7 to 40m / min. In a general manner, the skilled person knows how to adapt the scrolling speeds according to the length of the furnaces which he has.
Il est à noter que le four de traitement utilisé peut être de tout type. En particulier ce peut être un four conventionnel à résistances ou bien un four à rayonnement thermique, un four de recuit par effet joule, une installation de recuit par lit fluidisé ou tout autre type de four.It should be noted that the treatment furnace used can be of any type. In particular, it may be a conventional resistance furnace or a thermal radiation furnace, a Joule annealing furnace, a fluidised bed annealing plant or any other type of furnace.
En sortie de four, la bande doit être refroidie à une vitesse suffisamment rapide pour éviter qu'il se produise une transformation ordre-désordre totale. Cependant, les inventeurs ont été surpris de constater que, contrairement à une bande de 2mm d'épaisseur qui doit être hypertrempée pour pouvoir ensuite être laminée à froid, une bande de faible épaisseur (0,1 à 0,5mm) destinée à être usinée, estampée, poinçonnée peut n'être sujette qu'à une mise en ordre partielle dont il ne résulte qu'un degré de fragilité faible de sorte qu'une hypertrempe n'est pas nécessaire.At the furnace outlet, the strip must be cooled at a fast enough speed to avoid a complete order-disorder transformation. However, the inventors were surprised to note that, unlike a strip of 2 mm thick which must be hyper-tempered to then be cold rolled, a thin strip (0.1 to 0.5 mm) intended to be machined , stamped, punched may be subject only to a partial ordering which results in a weak degree of fragility so that a hyperemperature is not necessary.
Les inventeurs ont également été surpris de constater qu'à l'issue d'un recuit au défilé tel qu'il vient d'être décrit, la découpabilité de la bande devient très bonne dès lors que la transformation désordre/ordre n'est pas totale. Cela signifie, de façon inattendue, qu'une telle bande peut être découpée par des moyens mécaniques malgré une mise en ordre partielle engendrant un certain degré de fragilité.The inventors have also been surprised to find that after an annealing at the parade as just described, the cutability of the band becomes very good when the transformation disorder / order is not total. This means, unexpectedly, that such a band can be cut by mechanical means despite a partial ordering generating a certain degree of fragility.
Pour que la transformation désordre/ ordre ne soit pas totale, la vitesse de refroidissement - déterminée entre la température ordre/désordre (700°C pour un alliage conventionnel de composition proche de Fe-49%Co-2%V) et 200°C - doit être supérieure à 600°C par heure, et, de préférence, supérieure à 1000°C par heure voire à 2 000°C/h. En pratique, il n'est pas utile de dépasser 10 000°C/h et une vitesse comprise entre 2 000°C/h et 3 000°C/h est généralement suffisante.For the disorder / order transformation is not total, the cooling rate - determined between the order / disorder temperature (700 ° C for a conventional alloy of composition close to Fe-49% Co-2% V) and 200 ° C - must be greater than 600 ° C per hour, and preferably greater than 1000 ° C per hour or even 2000 ° C / h. In practice, it is not necessary to exceed 10,000 ° C / h and a speed of between 2,000 ° C / h and 3,000 ° C / h is generally sufficient.
Les inventeurs ont constaté de façon surprenante, qu'avec un tel traitement au défilé, et contrairement à ce que l'on constate avec des traitement thermiques statiques permettant d'obtenir des propriétés mécaniques ou magnétiques comparables, on obtenait des bandes suffisamment ductiles pour pouvoir être découpées mécaniquement pour fabriquer des pièces destinées à être empilées pour constituer des culasses magnétiques ou tout autre composant magnétique.The inventors have found, surprisingly, that with such a run-off treatment, and contrary to what is observed with static heat treatments making it possible to obtain comparable mechanical or magnetic properties, sufficiently ductile strips were obtained in order to be able to be cut mechanically to make parts to be stacked to form magnetic yokes or other magnetic components.
Les inventeurs ont également constaté qu'en ajustant le temps de passage dans le four il est possible de régler les caractéristiques mécaniques obtenues sur la bande de telle sorte que, à partir d'un alliage Fer-Cobalt standard, il est possible d'obtenir aussi bien des alliages à caractéristiques mécaniques habituelles, c'est-à-dire avec une limite d'élasticité comprise entre 300 et 500 MPa, que des alliages du type à haute limite d'élasticité (HLE) c'est-à-dire ayant une limite d'élasticité supérieure à 500 MPa, de préférence comprise entre 600 à 1000 MPa, et pouvant atteindre 1 200 MPa. Bien évidemment ces traitements thermiques conduisent à des propriétés magnétiques qui sont très différentes, en particulier en ce qui concerne les pertes magnétiques. L'alliage Fer-Cobalt standard est par exemple un alliage Fer-Cobalt du type AFK 502R contenant essentiellement 49% de Cobalt, 2% de Vanadium et 0,04%Nb, le reste étant du Fer et des impuretés,The inventors have also found that by adjusting the passage time in the oven it is possible to adjust the mechanical characteristics obtained on the strip so that, from a standard iron-cobalt alloy, it is possible to obtain both alloys with usual mechanical characteristics, that is to say with a yield strength of between 300 and 500 MPa, as alloys of the high yield strength (HLE) type, that is to say having a yield strength greater than 500 MPa, preferably from 600 to 1000 MPa, and up to 1200 MPa. Of course, these heat treatments lead to magnetic properties that are very different, in particular with regard to the magnetic losses. The standard iron-cobalt alloy is for example an iron-cobalt alloy of the AFK 502R type containing essentially 49% of cobalt, 2% of vanadium and 0.04% Nb, the remainder being iron and impurities,
Les inventeurs ont constaté que cet ensemble de performances inhabituelles, à savoir découpabilité dans l'état recuit, tout en fixant à souhait la limite élastique entre 300 et 1200MPa, était étroitement lié à la structure métallurgique particulière obtenue par le recuit continu selon l'invention qui est différente de la structure métallurgique issue d'un recuit statique. Cela concerne en particulier le taux de cristallisation et, pour les matériaux suffisamment cristallisés, la répartition des tailles de grain, laquelle est très différente de celle que l'on obtient avec des recuits statiques permettant d'obtenir les mêmes propriétés d'emploi du matériau.The inventors have found that this set of unusual performances, namely cutability in the annealed state, while at the same time fixing the elastic limit between 300 and 1200 MPa, was closely related to the particular metallurgical structure obtained by the continuous annealing according to the invention. which is different from the metallurgical structure resulting from static annealing. This concerns in particular the rate of crystallization and, for sufficiently crystallized materials, the distribution of grain sizes, which is very different from that obtained with static annealing to obtain the same properties of use of the material. .
On va maintenant décrire plus précisément les effets du traitement thermique au défilé et de ses conditions de réalisation sur les propriétés mécaniques et magnétiques d'un alliage du type 50% de Cobalt, à partir d'une série d'essais.We will now describe more precisely the effects of heat treatment on the runway and its conditions of realization on the mechanical and magnetic properties of an alloy of the 50% Cobalt type, from a series of tests.
On a effectué des essais de laboratoire d'une part sur un alliage de composition non standard AFK502NS (Coulée JB 990) qui contient 48,6%Co-1,6%V-0,119%Nb-0,058%Ta-0,012%C, le reste étant du fer et des impuretés et sur une nuance conventionnelle d'alliage du type AFK 502 R (Coulée JD173) c'est-à-dire un alliage standard contenant 48,6%Co-1,98%V-0,14%Ni-0,04%Nb-0,007%C. Le reste étant du fer et des impuretés. Ces alliages qui ont été fabriqués d'abord sous forme de bandes d'épaisseur 0,2 mm laminées à froid, on été soumis à des traitements thermiques au passage dans un four chaud avec un maintien d'une minute à une température de 785°C, 800°C, 840°C et 880°C respectivement. Ces traitements thermiques qui permettent de simuler un traitement thermique au défilé industriel, ont été effectués sous Argon et ont été suivis d'un refroidissement rapide à une vitesse comprise entre 2 000°C/h et 10 000°C/h, et un peu plus précisément de 6000 +/- 3000°C/h compte tenu de l'imprécision de la détermination de ce type de vitesse et de la non-uniformité de vitesse de refroidissement entre la température de palier et 200°C ou l'ambiante. Ces essais ont permis d'obtenir les résultats reportés au Tableau 1.On the one hand, laboratory tests were performed on an alloy of non-standard composition AFK502NS (Casting JB 990) which contains 48.6% Co-1.6% V-0.119% Nb-0.058% Ta-0.012% C, the remainder being iron and impurities and in a conventional alloy grade AFK 502 R (casting JD173) ie a standard alloy containing 48.6% Co-1.98% V-0, 14% Ni-0.04% Nb-0.007% C. The rest being iron and impurities. These alloys, which were first manufactured in the form of cold-rolled strips of thickness 0.2 mm, were subjected to heat treatments on passage through a hot oven with a one-minute hold at a temperature of 785 ° C. C, 800 ° C, 840 ° C and 880 ° C respectively. These heat treatments, which make it possible to simulate a heat treatment on the industrial runway, were carried out under Argon and were followed by rapid cooling at a speed of between 2,000 ° C./h and 10,000 ° C. more precisely 6000 +/- 3000 ° C / h taking into account the inaccuracy of the determination of this type of speed and the non-uniformity of the cooling rate between the bearing temperature and 200 ° C or the ambient. These tests made it possible to obtain the results reported in Table 1.
Dans le Tableau 1 :
- T : est la température de recuit en °C
- B1600: est l'induction magnétique exprimée en Tesla, pour un champ magnétique de 1600 A/m (environ 20 Oe).
- Br/Bm : est le rapport de l'induction magnétique rémanente Br à l'induction magnétique maximale Bm obtenue à saturation magnétique de l'échantillon.
- Hc : est le champ coercitif en A/m
- Pertes : sont les pertes magnétiques en W/kg dissipées par les courants induits lorsque l'échantillon est soumis à un champ magnétique variable qui, dans le cas présent, est un champ alternatif de fréquence 400 Hz induisant une induction alternative sinusoïdale grâce à l'emploi d'un asservissement électronique du champ magnétique appliqué, ce qui est connu en lui-même de l'homme du métier ;
- la valeur maximale du champ magnétique est de 2 Tesla.
- RP0,2 = est la limite d'élasticité conventionnelle mesurée en traction pure sur des échantillons normalisés.
- T: is the annealing temperature in ° C
- B1600: is the magnetic induction expressed in Tesla, for a magnetic field of 1600 A / m (about 20 Oe).
- Br / Bm: is the ratio of the remanent magnetic induction Br to the maximum magnetic induction Bm obtained at magnetic saturation of the sample.
- Hc: is the coercive field in A / m
- Losses: are the magnetic losses in W / kg dissipated by the currents induced when the sample is subjected to a variable magnetic field which, in this case, is an alternating field of frequency 400 Hz inducing an induction sinusoidal alternative through the use of an electronic control of the applied magnetic field, which is known in itself to the skilled person;
- the maximum value of the magnetic field is 2 Tesla.
- R P0,2 = is the conventional yield strength measured in pure tension on standardized samples.
Après traitement thermique, on a fait des essais de découpage mécanique à l'aide de poinçons et de matrices. Il ressort de ces résultats, qu'après recuit au défilé, il est possible de découper des pièces dans des conditions satisfaisantes sans signe apparent de fragilité aussi bien avec la nuance non standard en composition AFK 502NS , qu'avec la nuance classique ou standard AFK 502 R,. On constate aussi qu'en adaptant la température de recuit au défilé entre 785°C et 880°C, il est possible d'obtenir des propriétés mécaniques du type haute limite d'élasticité, aussi bien pour l'alliage AFK502NS que pour l'alliage classique AFK502R et que les caractéristiques mécaniques obtenues sont très comparables. De ce fait, il apparaît qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser deux nuances distinctes pour obtenir des alliages de type à haute limite d'élasticité ou des alliages à limite d'élasticité courante, c'est-à-dire pour fabriquer des pièces en alliage à haute limite d'élasticité ou en alliage à limite d'élasticité courante.After heat treatment, mechanical cutting tests were performed using punches and dies. It follows from these results that after annealing, it is possible to cut pieces in satisfactory conditions without any apparent sign of fragility as well with the non-standard shade composition AFK 502NS, as with the standard or standard shade AFK 502 R ,. It can also be seen that by adapting the annealing temperature to the defile between 785 ° C. and 880 ° C., it is possible to obtain mechanical properties of the high yield strength type, both for the AFK502NS alloy and for the AFK502R classic alloy and that the mechanical characteristics obtained are very comparable. As a result, it appears that it is not necessary to use two distinct shades to obtain alloys with a high yield strength type or alloys with a current yield strength, that is to say for manufacture alloy parts with a high yield strength or an alloy with a common yield strength.
De plus ces résultats montrent que les propriétés magnétiques, y compris les pertes mesurées sous un champ alternatif d'amplitude maximale de 2 Tesla à fréquence de 400 Hertz, sont tout à fait comparables. On constate d'ailleurs que la relation entre pertes magnétiques et limite d'élasticité pour des tôles d'épaisseur 0,20 mm, mesurée sur des rondelles découpées dans la bande recuite, sont tout à fait comparables pour ces 2 alliages de composition différente.Moreover, these results show that the magnetic properties, including the losses measured under an alternating field of maximum amplitude of 2 Tesla at a frequency of 400 Hertz, are quite comparable. Moreover, it can be seen that the relationship between magnetic losses and yield strength for sheets of thickness 0.20 mm, measured on washers cut in the annealed strip, are quite comparable for these 2 alloys of different composition.
Sur ces matériaux, dans l'état postérieur au recuit décrit ci-dessus, on a également effectué un recuit à haute température dit « recuit statique d'optimisation» destiné à optimiser les caractéristiques magnétiques. Ce recuit a été fait sur les rondelles en recuit statique à une température de 850° pendant trois heures. Les résultats obtenus avec ce recuit statique d'optimisation sont reportés au Tableau 2 ci-dessous.
Au vu de ces résultats on peut constater que les pertes magnétiques à 400 Hertz sous un champ de 2 Tesla sont considérablement diminuées et plus généralement que l'ensemble des propriétés magnétiques obtenues ne dépendent pratiquement pas de la température de recuit au défilé. Ces propriétés sont d'ailleurs quasiment identiques aux propriétés obtenues sur des rondelles extraites de bandes d'épaisseur 0,2 mm qui n'ont pas été recuites au défilé, mais qui ont subi directement le même recuit statique d'optimisation, ce qui correspond à l'art antérieur.In view of these results it can be seen that the magnetic losses at 400 Hertz under a field of 2 Tesla are considerably reduced and more generally that all the magnetic properties obtained do not depend substantially on the annealing temperature at the parade. These properties are moreover almost identical to the properties obtained on washers extracted from strips of thickness 0.2 mm which were not annealed at the runway, but which underwent the same static optimization annealing, which corresponds to the prior art.
Ces résultats montrent que le recuit au défilé apporte un avantage au matériau type AFK 502 R (nuance classique) : en effet avec ce matériau il est possible de produire des bandes pré-recuites ayant des caractéristiques HLE qui, en outre, peuvent êtres découpées et mises en forme dans cet état pré-recuit
De plus, on constate que le compromis propriétés mécaniques / propriétés magnétiques peut être ajusté par la température du recuit au défilé. De ce fait, un alliage ayant la composition chimique de ces exemples peut être utilisé par un client qui souhaite fabriquer aussi bien des pièces à hautes caractéristiques mécaniques qu'à caractéristiques mécaniques courantes et qui pourra n'effectuer le recuit statique d'optimisation que sur les pièces qu'il a découpées afin simplement d'optimiser les pertes magnétiques si cela est nécessaire.These results show that the run-on annealing gives an advantage to the AFK 502 R type material (classic grade): in fact with this material it is possible to produce pre-annealed strips having HLE characteristics which, moreover, can be cut and formatted in this pre-annealed state
In addition, it is found that the compromise mechanical properties / magnetic properties can be adjusted by the annealing temperature parade. As a result, an alloy having the chemical composition of these examples can be used by a customer who wishes to manufacture both parts with high mechanical characteristics as well as with current mechanical characteristics and which can perform static optimization annealing only on the parts it has cut to simply optimize the magnetic losses if necessary.
Par ailleurs, on a effectué une série d'essais sur des bandes en alliage AFK 502R industriel de composition standard écroui en épaisseur de 0,35 mm. Au cours de ces essais, on a effectué des traitements de recuit au défilé à différentes vitesses de passage dans un four industriel ayant une longueur utile de 1,2 m. Par longueur utile, on entend la longueur du four dans laquelle la température est suffisamment homogène pour qu'elle corresponde au palier de température du recuit.In addition, a series of tests were carried out on industrial AFK 502R alloy strips of standard composition hardened to a thickness of 0.35 mm. During these tests, run-on annealing treatments were carried out at different rates of passage in an industrial furnace having a useful length of 1.2 m. Useful length means the length of the furnace in which the temperature is sufficiently homogeneous to correspond to the temperature step of the annealing.
Les compositions chimiques des échantillons utilisés sont reportées au tableau 3. Dans ce tableau, tous les éléments ne sont pas indiqués et l'homme du métier comprendra que le reste est du fer et des impuretés résultant de l'élaboration, ainsi que d'éventuels éléments en petite quantité tels que le carbone.
Les vitesses de passage ont été choisies de telle sorte que chacun de ces traitements corresponde à un temps passé au-dessus de 500°C, début de la température de restauration, sensiblement inférieur à 10 minutes.The rates of passage were chosen so that each of these treatments corresponds to a time spent above 500 ° C, the beginning of the restoring temperature, substantially less than 10 minutes.
Les recuits au défilé ont été faits à trois vitesses de défilement : 1,2 m par minute pour obtenir les propriétés magnétiques et mécaniques correspondant à l'utilisation pour réaliser des culasses magnétiques de stator pour lesquelles on recherche des niveaux de pertes magnétiques faibles à moyennes ; une vitesse de 2,4 m par minute pour obtenir les caractéristiques mécaniques adaptées à la réalisation de culasses magnétiques de rotors, et à 3,6 et 4,8 m par minute pour obtenir des caractéristiques mécaniques correspondant à la qualité HLE. En outre, à titre de comparaison, on a effectué sur des échantillons un recuit statique à la température de 760°C pendant deux heures. Ce recuit est un recuit type de « recuit statique d'optimisation » conventionnel qui conduit à des propriétés comparables à celles du recuit au défilé à la vitesse de 1,2 m par minute à 880°C. Enfin pour la température de recuit au défilé la plus élevée (880°C), la vitesse de défilé a encore été abaissée (dans la limite d'un palier de 10min) afin de réduire encore les pertes magnétiques et la limite d'élasticité. En effet, pour certaines applications, on peut demander des pertes magnétiques au stator assez basses. Ces résultats montrent que cela permet effectivement de réduire RP0,2 en dessous de 400MPa ce qui est intéressant comme plage étendue de réglage de la limite d'élasticité par simple réglage de la vitesse de défilement. En revanche les pertes magnétiques ne sont pas réduites par rapport à la vitesse de valeur voisine. Aussi, si on veut réduire significativement les pertes magnétiques, il est nécessaire d'effectuer un recuit supplémentaire statique d'optimisation magnétique comme le montrent les résultats du tableau 2.The runway annealing was done at three speeds of travel: 1.2 m per minute to obtain the magnetic and mechanical properties corresponding to the use to achieve magnetic stator yokes for which low to medium magnetic loss levels are sought. ; a speed of 2.4 m per minute to obtain the mechanical characteristics suitable for producing magnetic rotor yokes, and at 3.6 and 4.8 m per minute to obtain mechanical characteristics corresponding to the HLE quality. In addition, for comparison, samples were subjected to static annealing at a temperature of 760 ° C for two hours. This annealing is a conventional "static annealing optimization" type annealing which leads to properties comparable to that of run-on annealing at the rate of 1.2 m per minute at 880 ° C. Finally, for the highest runway annealing temperature (880 ° C), the run speed was further lowered (within a 10min step) to further reduce the magnetic losses and the yield strength. Indeed, for some applications, one can ask for magnetic losses to the stator low enough. These results show that this effectively makes it possible to reduce R P0.2 below 400 MPa, which is interesting as an extended range of adjustment of the elastic limit by simple adjustment of the scrolling speed. On the other hand, the magnetic losses are not reduced with respect to the speed of neighboring value. Also, if we want to significantly reduce the magnetic losses, it is necessary to carry out an additional annealing static magnetic optimization as shown by the results in Table 2.
Les résultats des essais réalisés avec la coulée N°1. JD 842 sont reportés au Tableau 4, les résultats obtenus avec les autres coulées étant comparables.The results of the tests carried out with casting No. 1. JD 842 are reported in Table 4, the results obtained with the other flows being comparable.
Ces résultats montrent qu'on peut régler la limite d'élasticité RP0,2 dans une très large plage de valeurs entre 400 MPa et 1200 MPa en faisant varier les paramètres de recuit que sont la vitesse de passage, c'est-à-dire le temps de séjour haute température, et la température de recuit et cela, dans des conditions satisfaisantes pour une production industrielle. En effet, les propriétés obtenues varient suffisamment lentement avec les paramètres de traitement pour qu'il soit possible de maîtriser une fabrication industrielle. Ces résultats montrent également qu'il y a une forte corrélation entre la limite d'élasticité, le champ coercitif et les différentes autres propriétés de l'alliage.These results show that the yield strength R P0,2 can be set within a very wide range of values between 400 MPa and 1200 MPa by varying the annealing parameters which are the speed of passage, that is to say say the residence time high temperature, and the annealing temperature and this, under satisfactory conditions for industrial production. Indeed, the properties obtained vary slowly enough with the processing parameters to be able to control an industrial manufacturing. These results also show that there is a strong correlation between the elastic limit, the coercive field and the various other properties of the alloy.
Par ailleurs ces essais ont permis d'identifier les effets des traitements thermiques sur la structure métallographique de l'alliage fabriqué par le procédé selon l'invention. Les essais ont été réalisés en particulier sur la coulée JD 842. Les mesures ont été faites notamment sur une tôle ayant subi un recuit au défilé à 880°C avec différentes vitesses de défilement. La température de 880°C a été choisie car c'est celle qui correspond à l'optimum pour l'obtention de bonnes propriétés magnétiques, c'est-à-dire, à une température permettant d'obtenir à la fois de basses valeurs de pertes magnétique et une large gamme des limites d'élasticité (par exemple de 300MPa à 800MPa) par simple variation de la vitesse de défilement avec des valeurs ne laissant l'alliage que quelques minutes (<10mn) dans la zone de palier de température.
B1600 = Induction magnétique obtenue pour un champ magnétique de 1600 A/m
B1600 = Magnetic induction obtained for a magnetic field of 1600 A / m
Pour étudier les structures métallographiques, on a effectué des observations micrographiques sur des échantillons prélevés dans les bandes de telle sorte que l'on observe la tranche des bandes laminées perpendiculaire au sens de laminage. Sur ces échantillons on a fait des micrographies avec une attaque par immersion pendant 5 secondes dans un bain de perchlorure de fer à température ambiante contenant (pour 100 ml) : 50 ml de FeCl3 et 50 ml d'eau après polissage au papier 1200 puis un polissage électrolytique avec un bain A2 constitué (pour 1 litre) de 78 ml d'acide perchlorique, 120 ml d'eau distillée, 700 ml d'alcool éthylique, 100 ml de butylglycol.To study the metallographic structures, micrographic observations were made on samples taken from the strips so that the slice of the rolled strips perpendicular to the rolling direction was observed. On these samples micrographs were made with an immersion attack for 5 seconds in a bath of iron perchloride at room temperature containing (per 100 ml): 50 ml of FeCl 3 and 50 ml of water after polishing with 1200 paper then electrolytic polishing with a bath A2 consisting (for 1 liter) of 78 ml of perchloric acid, 120 ml of distilled water, 700 ml of ethyl alcohol, 100 ml of butylglycol.
Ces observations ont été faites au microscope optique avec un grossissement de 40. On a constaté que pour les vitesses faibles de recuit c'est-à-dire 1,2 m par minute, la structure est similaire à celle qui est observée sur des matériaux ayant subi un recuit statique. Il s'agit d'une structure cristallisée Isotrope. Pour le recuit statique la structure est apparemment 100% cristallisée et les joints de grain sont parfaitement définis. Pour les recuits au défilé à 785°C, la structure est partiellement cristallisée (les joints de grain ne sont pas très bien définis) et pour le recuit au défilé à 880°C, la structure est davantage cristallisée mais les joints de grain ne sont cependant pas assez révélés pour déterminer si ces échantillons sont 100% cristallisés.These observations were made under an optical microscope with a magnification of 40. It has been found that for low annealing rates, i.e. 1.2 m per minute, the structure is similar to that observed on materials. having undergone static annealing. It is an Isotropic crystallized structure. For static annealing the structure is apparently 100% crystalline and the grain boundaries are perfectly defined. For runway annealing at 785 ° C, the structure is partially crystallized (the grain boundaries are not very well defined) and for annealing at 880 ° C, the structure is more crystalline but the grain boundaries are not however not sufficiently revealed to determine if these samples are 100% crystalline.
Pour les vitesses les plus élevées, c'est-à-dire pour les vitesses de 2,4 m par minute, 3,6 m par minute et 4,8 m par minute, les micrographies montrent une structure bien spécifique très distincte des structures obtenues par recuit statique. Il s'agit d'une structure apparemment proche de celle du métal écroui. Les inventeurs ont également constaté que les micrographies effectuées sur les matériaux qui étaient recuits au défilé à 880°C à la vitesse de 4,8 m par minute avaient une structure très anisotrope (grains très allongés), beaucoup plus anisotrope que la structure obtenue par recuit à 785°C avec une vitesse de passage de 4,8 m par minute.For the highest speeds, that is, for speeds of 2.4 m per minute, 3.6 m per minute and 4.8 m per minute, the micrographs show a very specific structure very distinct from the structures obtained by static annealing. It is a structure apparently close to that of the hardened metal. The inventors have also found that the micrographs made on the materials which were annealed at 880 ° C. at a speed of 4.8 m per minute had a very anisotropic structure (very elongated grains), much more anisotropic than the structure obtained by annealed at 785 ° C with a flow rate of 4.8 m per minute.
Il apparaît ainsi qu'avec les traitements thermiques au défilé il est possible d'obtenir deux types de structure :
- d'une part une structure spécifique anisotrope obtenue pour les défilés aux vitesses les plus élevées (2,4 m par minute, 3,6 m par minute et 4,8 m par minute). Cette structure est une structure restaurée ou partiellement cristallisée ce qui peut être confirmé par un examen aux rayons X qui montre que la texture est celle d'un matériau restauré faiblement recristallisé, très similaire à la texture d'écrouissage ;
- d'autre part, une structure en apparence similaire à celle que l'on obtient par un recuit statique et qui correspond au recuit au défilé à faible vitesse (1,2 m par minute et 0,6 m par minute). Il s'agit d'une structure entièrement cristallisée ce qui est confirmé par un examen aux rayons X, avec une texture très proche de celle du métal recristallisé en recuit statique.
- on the one hand, an anisotropic specific structure obtained for parades at the highest speeds (2.4 m per minute, 3.6 m per minute and 4.8 m per minute). This structure is a restored or partially crystallized structure which can be confirmed by an X-ray examination which shows that the texture is that of a restored weakly recrystallized material, very similar to the hardening texture;
- on the other hand, a structure apparently similar to that obtained by a static annealing and which corresponds to the annealing at low speed (1.2 m per minute and 0.6 m per minute). It is an entirely crystallized structure which is confirmed by an X-ray examination, with a texture very similar to that of the recrystallized metal in static annealing.
Sur ces différents échantillons on a également déterminé la taille des grains. Le champ coercitif d'un alliage magnétique étant très lié à la taille du grain, afin de pouvoir réaliser des comparaisons significatives entre deux modes de traitement du même matériau, il est nécessaire de faire des observations sur des matériaux ayant des champs coercitifs équivalents. Aussi, pour effectuer ces mesures, on a choisi des échantillons ayant des champs coercitifs voisins, et on a effectué des mesures, d'une part sur un matériau qui avait été soumis à un recuit statique à 760°C pendant deux heures, et d'autre part pour un matériau qui avait été recuit au défilé à 880°C avec une vitesse de passage de 1,2 m par minute.On these different samples the grain size was also determined. Since the coercive field of a magnetic alloy is closely related to the size of the grain, in order to be able to make meaningful comparisons between two modes of treatment of the same material, it is necessary to make observations on materials having equivalent coercive fields. Also, to carry out these measurements, samples with adjacent coercive fields were chosen, and measurements were made on a material which had been subjected to static annealing at 760 ° C for two hours, and on the other hand for a material which had been annealed in the parade at 880 ° C with a pass rate of 1.2 m per minute.
La cotation de grains a été réalisée à l'aide d'un équipement d'analyse d'images automatiques permettant de détecter le contour des grains, de calculer le périmètre de chaque d'eux, de convertir ce périmètre en diamètre équivalent et, enfin, de calculer la surface du grain. Ce dispositif permet également d'obtenir un nombre de grains total ainsi que leur surface. De tels dispositifs d'analyse d'images automatiques de cotation de grains sont connus en eux-mêmes. Afin d'obtenir des résultats qui aient une signification statistique satisfaisante, la cotation a été effectuée sur une pluralité de zones d'échantillons. La cotation a été faite en définissant des classes de taille de grains suivantes :
- les grains dont la surface va de 10 µm2 à 140 µm2 par pas de 10 µm2.
- les grains dont la surface va de 140 µm2 à 320 µm2 par pas de 20 µm2,
- les grains dont la surface va de 320 µm2 à 480 µm2 par pas de 40 µm2,
- les grains dont la taille va de 480 à 560 µm2, les grains dont la taille va de 560 à 660 µm2, les grains dont la taille va de 660 à 800 µm2, les grains dont la taille va de 800 à 1000 µm2, les grains dont la taille va de 1000 à 1500 µm2, puis les grains dont la taille dépasse 1500 µm2.
- grains with a surface area ranging from 10 μm 2 to 140 μm 2 in steps of 10 μm 2 .
- the grains whose surface ranges from 140 μm 2 to 320 μm 2 in steps of 20 μm 2 ,
- grains whose surface ranges from 320 μm 2 to 480 μm 2 in steps of 40 μm 2 ,
- grains ranging in size from 480 to 560 μm 2 , grains ranging in size from 560 to 660 μm 2 , grains ranging in size from 660 to 800 μm 2 , grains ranging in size from 800 to 1000 μm 2 , the grains whose size ranges from 1000 to 1500 μm 2 , then the grains whose size exceeds 1500 μm 2 .
Ces examens montrent que le recuit statique à 760°C se caractérise par une répartition de type gaussien de la taille des grains avec un pic aux alentours de 150 µm2. Les grains de cette dimension représentent 5,5% de la surface totale d'un échantillon analysé. Il y a très peu de gros grains et la taille des grains reste inférieure à 750 µm2.These examinations show that static annealing at 760 ° C is characterized by a Gaussian distribution of grain size with a peak around 150 μm 2 . Grains of this size represent 5.5% of the total area of a sample analyzed. There is very little coarse grain and the grain size is less than 750 μm 2 .
En revanche, les matériaux recuits en continu montrent une structure dans laquelle il y a moins de grains de petite taille mais plus de grains de grande taille entre 200 et 1000 µm2. En particulier, les grains compris entre 30 et 50 µm2 occupent une surface équivalente à celle occupée par des gros grains de taille comprise entre 500 µm2 et 1100 µm2.On the other hand, continuously annealed materials show a structure in which there are fewer small grains but larger grains between 200 and 1000 μm 2 . In particular, the grains between 30 and 50 μm 2 occupy a surface equivalent to that occupied by large grains of size between 500 μm 2 and 1100 μm 2 .
Ces résultats montrent que, bien qu'étant en apparence comparable à une structure obtenue par recuit statique, le recuit en continu conduit à une structure très différente, notamment par la répartition des tailles de grains.These results show that, although apparently comparable to a structure obtained by static annealing, continuous annealing leads to a very different structure, in particular by the distribution of grain sizes.
Par ailleurs, on a effectué des cotations de grains sur quatre bandes d'épaisseur 0,34 mm sur lesquelles on a effectué d'une part un recuit au défilé à 880°C sous Hydrogène à une vitesse de 1,2 m par minute et d'autre part un recuit statique d'optimisation à 760°C pendant deux heures sous Hydrogène. Ces bandes correspondent aux coulées JE 686, JE798, JD 842, JE 799 et JE 872 dont les compositions sont reportées au tableau 3. Ces examens montrent que pour ces coulées, la répartition des grains les plus fins et notamment de taille inférieure à 80 µm2 est très différente pour les échantillons ayant été soumis à un recuit de classement statique à 760°C de ce qu'elle est pour des échantillons qui résultent d'un traitement au défilé à 880°C. En particulier les grains fins sont beaucoup plus nombreux sur les échantillons ayant été soumis à un recuit statique que sur les échantillons qui ont été soumis à un recuit au défilé. On notera en particulier que pour les grains de taille inférieure à 40 µm2, le nombre de grains, par classe de taille, sur les échantillons ayant subi un recuit statique est supérieur au nombre maximum de grains obtenus sur des échantillons recuits au défilé. L'ensemble de ces résultats montre que, notamment avec le recuit au défilé, la répartition des tailles de grains ne présente pas de taille de grains dominante. Le nombre de grains maximum relevé dans une classe de taille de grains ne dépasse jamais 30, contrairement au recuit statique où le nombre de grains peut atteindre 160 pour une même classe de taille, notamment pour les petits grains.In addition, grain gradings were carried out on four 0.34 mm thick strips on which on the one hand an annealing was carried out at 880 ° C. under hydrogen at a speed of 1.2 m per minute and on the other hand a static annealing optimization at 760 ° C for two hours under Hydrogen. These bands correspond to the castings JE 686, JE798, JD 842, JE 799 and JE 872 whose compositions are reported in Table 3. These examinations show that for these flows, the distribution of the finest grains and especially less than 80 μm in size 2 is very different for samples that have been static annealed at 760 ° C than for samples that result from a run-on treatment at 880 ° C. In particular, the fine grains are much more numerous on the samples which have been subjected to a static annealing than on the samples which have been subjected to a parade annealing. It should be noted in particular that for grains smaller than 40 μm 2 , the number of grains, by size class, on the samples having undergone static annealing is greater than the maximum number of grains obtained on samples annealed at the parade. All of these results show that, especially with runway annealing, the grain size distribution does not have a dominant grain size. The maximum number of grains recorded in a grain size class never exceeds 30, unlike static annealing where the number of grains can reach 160 for the same size class, especially for small grains.
On a également déterminé pour chacun de ces échantillons le nombre total de grains pour une surface de 44 200 mm2 ainsi que la taille moyenne des grains. Ces résultats sont portés au tableau 5.
Ces résultats permettent notamment de montrer que les échantillons ayant été soumis à un recuit au défilé à 880°C avec une vitesse de 1,2 m/m par minute ont une taille de grains moyenne, supérieure à 110 à µm2 et un nombre moyen de grains inférieur à 300, alors que les échantillons ayant été soumis à un recuit statique à 760°C pendant deux heures ont des tailles moyennes de grain inférieures à 110 µm2 et un nombre de grains supérieur à 300. Ces caractéristiques permettent d'identifier ou de distinguer clairement les structures obtenues d'une part par recuit au défilé, et d'autre part par recuit statique. D'une façon plus générale les inventeurs ont constaté que les types de traitement pouvaient se distinguer par les caractéristiques de taille de grains suivantes :
- soit la structure est du type « partiellement cristallisée », c'est-à-dire que, sur au moins 10% de la surface d'échantillons observés au microscope avec un grossissement de x 40 après attaque chimique au perchlorure de fer, il n'est pas possible d'identifier des joints de grain ;
- soit la structure est du type « cristallisée », c'est-à-dire que sur au moins 90% de la surface d'échantillons observée au microscope avec un grossissement de x 40 après attaque chimique au perchlorure de fer, il est possible d'identifier un réseau de joints de grains et, dans la plage des tailles de grain allant de 0 à 60 µm2, il existe au moins une classe de 10 µm2 de largeur de taille de grains comprenant au moins deux fois plus de grains que la même classe de taille de grains correspondant à l'observation d'une bande laminée à froid de comparaison ayant la même composition, n'ayant pas été soumise à un recuit continu mais ayant été soumise à un recuit statique à une température telle que l'écart entre champ coercitif obtenu avec le recuit statique et le champ coercitif obtenu avec le recuit au défilé est inférieur à la moitié de la valeur du champ coercitif obtenu par le traitement au défilé et, dans la plage de taille de grains allant de 0 à 60 µm2, il existe au moins une taille de classe de grains de 10 µm2 de largeur dont le rapport du nombre de grains au nombre total de grains observés sur l'échantillon ayant subi un recuit au défilé est supérieur d'au moins 50% au même rapport correspondant à un échantillon prélevé sur la bande laminée à froid de comparaison ayant subi un recuit statique.
- either the structure is of the "partially crystallized" type, that is to say that, on at least 10% of the surface of samples observed under a microscope with a magnification of x 40 after chemical attack with iron perchloride, it is it is not possible to identify grain boundaries;
- either the structure is of the "crystallized" type, that is to say that on at least 90% of the surface of samples observed under a microscope with a magnification of x 40 after chemical attack with iron perchloride, it is possible to to identify a network of grain boundaries and, in the range of grain sizes from 0 to 60 μm 2 , there is at least one class of 10 μm 2 grain size width comprising at least twice as many grains as the same size class of grains corresponding to the observation of a comparative cold rolled strip having the same composition, not having been continuously annealed but having been subjected to static annealing at a temperature such that The difference between the coercive field obtained with the static annealing and the coercive field obtained with the parboiled annealing is less than half the value of the coercive field obtained by the parcel treatment and, in the grain size range from 0 to 60 μm 2 , there is at least a grain class size of 10 μm 2 in width, the ratio of the number of grains to the total number of grains observed on the sample having been annealed at least 50% more than at the same ratio corresponding to a sample taken from the static annealed cold rolled comparison strip.
Sur ces échantillons on a également fait des essais de découpe. Pour cela on a découpé des stators sur des échantillons qui, conformément à l'invention, ont été recuits au défilé à des températures de 785°C, 800°C, 840°C, avec des vitesses de défilement de 1,2 m par minute pour une longueur utile de four de 1,2 m, ce qui correspond à un temps de séjour d'une minute à la température de recuit. Ces découpes ont été effectuées sur des installations de découpage industriel par poinçonnage utilisant un poinçon et une matrice. Les coupes ont été réalisées sur les bandes d'épaisseur de 0,20 mm et 0,35 mm.On these samples we also made cutting tests. For this purpose stators were cut on samples which, according to the invention, were annealed at temperatures of 785 ° C., 800 ° C., 840 ° C., with travel speeds of 1.2 m per hour. minute for a useful oven length of 1.2 m, which corresponds to a residence time of one minute at the annealing temperature. These cuts were made on punched industrial punching plants using a punch and a die. The cuts were made on the strips of thickness of 0.20 mm and 0.35 mm.
La qualité de la découpe a été déterminée en évaluant le rayon de découpe et la présence ou l'absence de bavures. Les résultats sont reportés au tableau 6. A sa lecture, il apparaît que quelle que soit l'épaisseur et quelle que soit la température de recuit au défilé, la qualité de la découpe est satisfaisante selon les critères habituels correspondant aux exigences des clients.
Dans le tableau 6, « proche de l'écroui » signifie que le nombre de bavures est sensiblement égal, voire légèrement supérieur au nombre de bavures constatées dans l'état écroui, tandis que « supérieur à l'écroui » signifie que le nombre de bavures est encore légèrement supérieur, tout en restant acceptable selon les critères habituels correspondant aux exigences des clients.In Table 6, "close to hard" means that the number of burrs is substantially equal to or even slightly greater than the number of burrs found in the hardened state, while "greater than hard" means that the number of burrs is Burr is still slightly higher, while remaining acceptable according to the usual criteria corresponding to customer requirements.
On a également examiné les déformations après traitement thermique de qualité sur les pièces découpées.The deformations after heat treatment of quality on the cut pieces were also examined.
En effet, pour certaines pièces et notamment pour des pièces en forme de E, on constate que le traitement final effectué sur des pièces obtenues par un procédé selon l'art antérieur peut conduire à des déformations qui résultent probablement de la recristallisation et de la transformation de la texture de laminage en texture de recristallisation. Ces déformations conduisent à des variations dimensionnelles de l'ordre de quelques dixièmes de mm qui ne sont pas acceptables. Pour des profils en E par exemple où les jambes du E ont une longueur de plusieurs dizaines de cm, qui est grande par rapport aux autres dimensions du E, on observe après recuit d'optimisation des variations d'écartement de jambes voisines qui sont de l'ordre de 1 à 5mm entre haut et bas des jambes.Indeed, for some parts and especially for E-shaped parts, it is found that the final treatment performed on parts obtained by a method according to the prior art can lead to deformations that probably result from recrystallization and transformation. of the rolling texture in recrystallization texture. These deformations lead to dimensional variations of the order of a few tenths of a millimeter, which are not acceptable. For profiles in E for example where the legs of the E have a length of several tens of cm, which is large compared to the other dimensions of the E, after optimization annealing variations of spacing of neighboring legs are observed which are the order of 1 to 5mm between upper and lower legs.
Au contraire, avec l'alliage recuit au défilé selon la présente invention et qui se trouve dans un état cristallisé ou partiellement cristallisé, un recuit supplémentaire statique d'optimisation des propriétés magnétiques- - typiquement à 850°C pendant trois heures - n'a en général pas d'incidence significative sur la géométrie des pièces. Des essais sur des pièces en E ont montré que les variations dimensionnelles résultant du recuit statique d'optimisation magnétique restent inférieures à 0,05 mm dans l'exemple précédent de profils en E, ce qui est tout à fait acceptable.In contrast, with the run-annealed alloy according to the present invention and which is in a crystallized or partially crystallized state, an additional static annealing of optimization of the magnetic properties - typically at 850 ° C for three hours - did not occur. in general no significant impact on the geometry of the pieces. Tests on parts in E have shown that the dimensional variations resulting from the static annealing of magnetic optimization remain less than 0.05 mm in the previous example of E-profiles, which is quite acceptable.
Pour préciser les rôles de la température de recuit et de la vitesse de refroidissement de la bande en sortie du four de traitement, on a effectué des essais sur un alliage de nuance classique AFK 502 R contenant 48,63%Co - 1,98%V - 0,14%Ni - 0,04%Nb - 0,007%C (Coulée JD173), le reste étant du fer et des impuretés.To clarify the roles of the annealing temperature and the cooling rate of the strip at the outlet of the treatment furnace, tests were carried out on a conventional grade AFK 502 R alloy containing 48.63% Co - 1.98% V - 0.14% Ni - 0.04% Nb - 0.007% C (Casting JD173), the remainder being iron and impurities.
Cet alliage a été fabriqué sous forme de bandes de différentes épaisseurs laminées à froid, puis soumises à un recuit au défilé par un passage à une vitesse continue dans un four sous atmosphère protectrice, à des températures de palier égales à 700 °C, 750 °C, 800 °C, 850 °C, 900 °C ou 950 °C, pendant un temps de palier égal à 30 s, 1min, ou 2 min.This alloy was manufactured in the form of strips of different cold-rolled thicknesses, and then subjected to run-on annealing by passing at a continuous speed in a furnace under a protective atmosphere, at a plateau temperature of 700 ° C., 750 ° C. C, 800 ° C, 850 ° C, 900 ° C or 950 ° C, for a plateau time equal to 30 s, 1 min, or 2 min.
Après ce recuit, les bandes ont été refroidies jusqu'à une température inférieure à 200°C à des vitesses de refroidissement comprises entre 600°C/h et 35000 °C/h.After this annealing, the strips were cooled to a temperature below 200 ° C at cooling rates between 600 ° C / h and 35000 ° C / h.
En outre, à titre de comparaison, certaines bandes ont été refroidies à une vitesse de refroidissement de seulement 250°C/h.In addition, for comparison, some bands were cooled at a cooling rate of only 250 ° C / hr.
L'aptitude à la découpe des bandes recuites, et plus généralement leur fragilité vis à vis des opérations de mise en oeuvre, y compris de mise en forme, a été testée en découpant des éprouvettes de traction et des rondelles de diamètres intérieurs et extérieurs de 26mm et 35mm respectivement dans les bandes minces obtenues après refroidissement.The ability to cut the annealed strips, and more generally their fragility with respect to the operations of implementation, including shaping, was tested by cutting traction specimens and washers of internal diameters and 26mm and 35mm respectively in the thin strips obtained after cooling.
Les éprouvettes ont été soumises à un test normalisé de fragilité de bande, conformément à la norme CEI 404-8-8. Ce test consiste à plier l'éprouvette plate à 90° alternativement à partir de chaque position initiale, selon un dispositif et une procédure décrits dans la norme ISO7799. Le rayon de pliage choisi par la norme CEI 404-8-8 pour les tôles extra-minces (type FeCo) utilisées en moyennes fréquences est de 5mm. Un pliage à 90° à partir de la position initiale avec retour à la position initiale compte pour une unité. L'essai est arrêté à l'apparition de la 1ère fissure visible à l'oeil nu dans le métal. Le dernier pliage n'est pas compté. Les essais ont été réalisés à 20°C sur des largets de largeur 20mm en alliage FeCo, par un mouvement lent et uniforme de pliage alterné.The specimens were subjected to a standard tape fragility test in accordance with IEC 404-8-8. This test consists in bending the flat specimen at 90 ° alternatively from each initial position, according to a device and a procedure described in the ISO7799 standard. The bending radius chosen by the IEC 404-8-8 standard for extra-thin sheets (FeCo type) used at medium frequencies is 5mm. A 90 ° bend from the initial position with return to the home position counts as one unit. The test is stopped at the appearance of the first crack visible to the naked eye in the metal. The last folding is not counted. The tests were carried out at 20 ° C. on widgets of width 20 mm in FeCo alloy, by a slow and uniform movement of alternating folding.
Ces essais ont été interrompus à 20 pliages. Ainsi, un nombre de plis égal à 20 signifie que l'échantillon correspondant résiste à au moins 20 pliages.These tests were stopped at 20 bends. Thus, a number of plies equal to 20 means that the corresponding sample withstands at least 20 bends.
En parallèle les échantillons sous forme de plaques ont été soumis à un test de découpe, sur des installations de découpage industriel par poinçonnage utilisant un poinçon et une matrice. La qualité de la découpe a été déterminée en évaluant le rayon de découpe et en examinant la tranche pour connaître les bavures et la proportion d'épaisseur de métal qui a cédé par rupture transgranulaire sans allongement plastique notable de la matière (origine des bavures de découpe).In parallel, the samples in the form of plates were subjected to a cutting test on punched industrial punching plants using a punch and a die. The quality of the cut was determined by evaluating the cutting radius and examining the wafer for the burrs and the proportion of thickness of the metal that yielded by transgranular fracture without significant plastic elongation of the material (origin of the cutting burrs). ).
A partir de ces essais, la découpabilité de ces échantillons a été qualifiée de très bonne (TB), bonne (B), moyenne (MO) ou mauvaise (MA).From these tests, the cutability of these samples was qualified as very good (TB), good (B), average (MO) or poor (MA).
Une très bonne découpabilité correspond à un métal découpé avec une force de presse réduite par rapport à ce qui était connu dans l'état de l'art sur un alliage FeCo écroui, à une zone de découpe sans bavure et à une proportion élevée d'épaisseur à rupture transgranulaire.A very good cutability corresponds to a metal cut with a reduced press force compared to what was known in the state of the art on a hardened FeCo alloy, to a cutting zone without smudge and to a high proportion of transgranular rupture thickness.
Une bonne découpabilité correspond à un métal découpé avec une force de presse élevée et conforme à ce qui était connu dans l'état de l'art sur un alliage FeCo. Dans cet état métallurgique (écroui voire un peu restauré) la bande est très élastique et résistante et se déforme largement avant que le poinçon commence sa pénétration, et ainsi que durant la pénétration avec une force très importante de presse. La zone de découpe est réalisée par rupture totalement transgranulaire sans bavure avec un retour élastique très important de la bande après perforation.Good cutability corresponds to a metal cut with a high press force and in accordance with what was known in the state of the art on a FeCo alloy. In this metallurgical state (hardened or even slightly restored) the band is very elastic and strong and deforms widely before the punch begins its penetration, and as during penetration with a very large press force. The cutting zone is made by completely transgranular rupture without burr with a very large elastic return of the band after perforation.
Une découpabilité moyenne correspond à un alliage pour lequel la découpe est aisée mais la zone de découpe devient irrégulière et des bavures ou des arrachements de métal apparaissent sur la face de sortie du poinçon.A medium cutability is an alloy for which cutting is easy but the cutting area becomes irregular and burrs or tearing of metal appear on the exit face of the punch.
La découpabilité est qualifiée de mauvaise lorsque des fissurations apparaissent autour du poinçon avant que celui ait fini de perforer la tôle. Le début de mise sous pression élastique de la bande par le poinçon peut suffire à engendrer fissuration et rupture de l'échantillon.Cutability is described as bad when cracks appear around the punch before the punch has finished puncturing the sheet. The beginning of elastic pressure of the band by the punch may be sufficient to cause cracking and rupture of the sample.
Sur ces matériaux, dans l'état postérieur au recuit décrit ci-dessus, on a également effectué un recuit à haute température dit « recuit statique d'optimisation» destiné à optimiser les caractéristiques magnétiques. Ce recuit a été fait sur les rondelles en recuit statique à une température de 850°C pendant trois heuresOn these materials, in the post-annealing state described above, a high temperature annealing called "static annealing optimization" was also performed to optimize the magnetic characteristics. This annealing was done on the washers static annealing at a temperature of 850 ° C for three hours
Ces essais ont permis d'obtenir les résultats reportés au Tableau 7, dans lequel :
- tp est le temps de palier en min,
- e est l'épaisseur de la bande en mm,
- T est la température de recuit en °C,
- VR est la vitesse de refroidissement jusqu'à une température inférieure à 200 °C en °C/h,
- Hc est le champ coercitif en A/m,
- Nplis est le nombre de plis avant la casse,
- Déc. est la découpabilité,
- Rp0.2 est la limite d'élasticité conventionnelle mesurée en traction pure sur des échantillons normalisés, en MPa,
- Pertes (1) sont les pertes magnétiques en W/kg dissipées par les courants induits lorsque l'échantillon est soumis à un champ magnétique variable qui, dans le cas présent, est un champ alternatif de fréquence 400 Hz induisant une induction alternative sinusoïdale grâce à l'emploi d'un asservissement électronique du champ magnétique appliqué, connu en lui-même de l'homme du métier, dont la valeur maximale est de 2 Tesla. Dans le cas (1), le métal n'a subi que le recuit au défilé.
- Pertes (2) sont les pertes magnétiques en W/kg après le recuit d'optimisation, postérieur au recuit au défilé.
- t p is the dwell time in min,
- e is the thickness of the strip in mm,
- T is the annealing temperature in ° C,
- V R is the cooling rate to a temperature below 200 ° C in ° C / h,
- Hc is the coercive field in A / m,
- Nplis is the number of folds before breaking,
- Dec. is the cutability,
- R p0.2 is the conventional yield strength measured in pure tension on standardized samples, in MPa,
- Losses (1) are the magnetic losses in W / kg dissipated by the currents induced when the sample is subjected to a variable magnetic field which, in the present case, is an alternating field of frequency 400 Hz inducing a sinusoidal induction induction thanks to the use of an electronic control of the applied magnetic field, known in itself to the skilled person, whose maximum value is 2 Tesla. In the case (1), the metal has only undergone annealing.
- Losses (2) are the magnetic losses in W / kg after the optimization annealing, after the annealing at the parade.
A partir de ces essais, il a été mis en évidence la relation expérimentale suivante, associant le nombre de plis avant rupture et l'aptitude à la découpe sous presse des matériaux :
- un nombre de plis supérieur ou égal à 20 obtenu suite à un recuit au défilé à une température de palier supérieure ou égale à 720°C avec un temps de palier supérieur à 30 secondes est associé à une très bonne découpabilité (essais 2-6, 8-13) ;
- un nombre de plis supérieur ou égal à 20 obtenu suite à un recuit au défilé à une température de palier inférieure à 720°C ou un temps de palier inférieur ou égal à 30 secondes est associé à une bonne découpabilité (essais 1, 7, 16, 28, 32) ;
- un nombre de plis compris entre 15 et 20 est associé à une découpabilité moyenne, encore admissible ;
- un nombre de plis inférieur à 15 est associé à une découpabilité mauvaise, à éviter.
- a number of folds greater than or equal to 20 obtained following a pass annealing at a plateau temperature greater than or equal to 720 ° C. with a step time of greater than 30 seconds is associated with a very good cutability (tests 2-6, 8-13);
- a number of folds greater than or equal to 20 obtained following run-in annealing at a plateau temperature of less than 720 ° C or a plateau time of less than or equal to 30 seconds is associated with good cutability (tests 1, 7, 16 , 28, 32);
- a number of plies between 15 and 20 is associated with an average cutability, still acceptable;
- a number of folds less than 15 is associated with poor cutability, to avoid.
Ainsi, seules les conditions permettant d'obtenir des découpabilités « moyenne » à « très bonne », donc des matériaux ayant supporté au moins 15 pliages successifs sans rupture, sont retenues.Thus, only the conditions making it possible to obtain "medium" to "very good" cut-offs, hence materials having supported at least 15 successive bends without breaking, are retained.
Par ailleurs, ces essais montrent que, de manière surprenante, la vitesse de refroidissement en sortie de recuit au défilé contrôle l'aptitude à la découpe de la bande recuite, et plus généralement sa fragilité vis à vis des opérations de mise en oeuvre, la limite critique se situant vers 600°C/h.Moreover, these tests show that, surprisingly, the cooling rate at the outlet of the annealing outlet controls the cutting ability of the annealed strip, and more generally its fragility with respect to the operations of implementation, the critical limit is around 600 ° C / h.
Il apparaît en outre les points suivants.In addition, the following points appear.
Aux vitesses de refroidissement élevées (35000 et 5000 °C/h) le métal a systématiquement une -au moins - bonne découpabilité, voire très bonne pour des matériaux partiellement ou totalement recristallisés, c'est à dire soumis à des températures de recuit au défilé d'au moins 710°C. En dessous de 710°C (essais 1 et 7), il serait également possible, en augmentant le temps de palier, d'obtenir une recristallisation partielle, mais ce temps de palier devrait être de durée importante, très peu compatible avec un recuit au défilé industriel performant. Une température de recuit supérieure à 700°C, voire supérieure à 720°C, est donc favorable.At high cooling rates (35000 and 5000 ° C / h) the metal has systematically at least good cutability, or very good for partially or completely recrystallized materials, ie subjected to annealing temperatures at the runway. at least 710 ° C. Below 710 ° C. (tests 1 and 7), it would also be possible, by increasing the dwell time, to obtain a partial recrystallization, but this dwell time should be of long duration, very little compatible with annealing at room temperature. industrial fashion show. An annealing temperature above 700 ° C, or even above 720 ° C, is therefore favorable.
A 1000°C/h et surtout 600°C/h, la découpabilité se dégrade, mais elle reste encore suffisante. En revanche, dans tous les cas testés à 250°C/h, la bande casse après un nombre de plis très faible (souvent inférieur à 5), ce qui montre clairement que les matériaux deviennent alors fragiles et non découpables.At 1000 ° C / h and especially 600 ° C / h, the cutability deteriorates, but it is still sufficient. However, in all cases tested at 250 ° C / h, the band breaks after a very small number of folds (often less than 5), which clearly shows that the materials then become fragile and uncutable.
On considère qu'un refroidissement d'au moins 600°C/h permet d'obtenir une bande de découpabilité satisfaisante.It is considered that a cooling of at least 600 ° C / h makes it possible to obtain a satisfactory band of cutability.
Ce contrôle de la découpabilité par contrôle de la vitesse de refroidissement en sortie de recuit au défilé industriel est confirmé non seulement pour une épaisseur de bande de 0,2mm, mais également pour des épaisseurs de 0,1mm et 0,35mm, amenant à la même limite ductile/fragile pour une vitesse d'environ 600°C/h.This control of the cutability by control of the cooling rate at the annealing outlet at the industrial run is confirmed not only for a 0.2mm band thickness, but also for thicknesses of 0.1mm and 0.35mm, leading to the same ductile / brittle limit for a speed of about 600 ° C / h.
Pour des temps de palier courts, inférieurs à 3min, et des températures de recuit inférieures à 720°C (essais 1, 7 et 16), les champs coercitifs des matériaux obtenus sont très élevés, d'au moins 15Oe, ce qui correspond à des matériaux très principalement écrouis et restaurés, sans cristallisation significative. Néanmoins, les pertes magnétiques dépassent les 500 W/kg. Il est donc préférable d'appliquer des températures de palier supérieures ou égales à 720°C, permettant d'obtenir, pour des temps de palier inférieurs à 3 min, des pertes magnétiques limitées (inférieures à 500W/kg pour une épaisseur de bande de 0,2mm).For short dwell times, less than 3 min, and annealing temperatures below 720 ° C (tests 1, 7 and 16), the coercive fields of the materials obtained are very high, at least 15 Oe, which corresponds to materials mainly hardened and restored, without significant crystallization. Nevertheless, the magnetic losses exceed 500 W / kg. It is therefore preferable to apply bearing temperatures greater than or equal to 720 ° C., making it possible to obtain, for bearing times of less than 3 minutes, limited magnetic losses (less than 500 W / kg for a thickness of 0.2mm).
Ainsi, les bandes magnétiques selon l'invention présentent avantageusement, pour une épaisseur comprise entre 0,05mm et 0,6mm, des pertes magnétiques inférieures à 500W/kg, de préférence inférieures à 400W/kg.Thus, the magnetic strips according to the invention advantageously have, for a thickness of between 0.05 mm and 0.6 mm, magnetic losses of less than 500 W / kg, preferably less than 400 W / kg.
On constate également que des incursions à des températures trop élevées situées dans le domaine austénitique par recuit au défilé (températures de recuit supérieures à 900°C, essais 6, 12 et 21) dégradent significativement les pertes magnétiques après un recuit supplémentaire à 850°C/3h. Aussi les recuits au défilé sont plus performants si leur température de palier est suffisamment éloignée de 950°C.It is also noted that incursions at too high temperatures in the austenitic range by annealing (annealing temperatures greater than 900 ° C., tests 6, 12 and 21) significantly degrade the magnetic losses after additional annealing at 850 ° C. / 3h. Also the parade annealing is more efficient if their bearing temperature is sufficiently far from 950 ° C.
Les recuits à 900°C ne modifient pas ou peu les pertes magnétiques après recuit supplémentaire statique de 3h par rapport à des températures inférieures Ainsi on considère la zone de température de palier la plus pertinente est comprise entre 720°C et 900 °C.Annealing at 900 ° C. does not modify magnetic losses little or little after additional static annealing of 3 hours compared with lower temperatures. Thus, the most relevant bearing temperature zone is between 720 ° C. and 900 ° C.
Par ailleurs, outre le critère important de tenue à la découpe des tôles recuites, il est également important de produire des matériaux magnétiques ayant des pertes magnétiques limitées aussi bien vis à vis des aspects de rendement énergétique des machines que des aspects thermiques d'échauffement localisés.Furthermore, in addition to the important criterion of resistance to cutting annealed sheets, it is also important to produce magnetic materials having limited magnetic losses as regards both the energy efficiency aspects of the machines and the localized thermal heating aspects. .
Deux points sont ainsi à distinguer.Two points are thus to be distinguished.
Notamment, le procédé selon l'invention permet d'obtenir directement des produits (tels que des stators ou des rotors) découpés à partir de la bande recuite, ayant déjà les performances mécaniques de type HLE souhaitées avec les pertes magnétiques nécessairement dégradées qui leur correspondent. Cependant les pertes magnétiques doivent rester à un niveau tel qu'on puisse évacuer la chaleur au rotor : typiquement les pertes magnétiques à 2T/400Hz pour une épaisseur de 0,2mm doivent être inférieures à 500W/kg, et de préférence inférieures à 400 W/kg. Le procédé selon l'invention permet bien d'atteindre de telles valeurs.In particular, the method according to the invention makes it possible to directly obtain products (such as stators or rotors) cut from the annealed strip, already having the desired HLE type mechanical performances with the necessarily degraded magnetic losses which correspond to them. . However, the magnetic losses must remain at a level that can remove the heat to the rotor: typically the magnetic losses at 2T / 400Hz for a thickness of 0.2mm must be less than 500W / kg, and preferably less than 400 W / kg. The method according to the invention makes it possible to achieve such values.
Par ailleurs, tandis que le procédé selon l'invention permet de découper toutes les pièces dans l'état de recuit défilé avec une limite élastique prédéfinie et élevée s'accordant par exemple avec les exigences du rotor, il est nécessaire d'appliquer après découpe, spécifiquement aux pièces découpées statoriques, un recuit d'optimisation des propriétés magnétiques (du type 850°C-3h sous H2 pur), le stator ayant besoin généralement et principalement de très faibles pertes magnétiques. Or, il est important que les bandes fournies après recuit au défilé puissent restituer, après un recuit d'optimisation supplémentaire, les mêmes très faibles pertes magnétiques que celles qu'elles auraient eues directement par le seul recuit d'optimisation. Ces très faibles pertes sont de l'ordre de 35 W/kg à 2T/400Hz pour une épaisseur de bande de 0,2mm, 71 W/kg pour une épaisseur de bande de 0,35mm et 28 W/kg pour une épaisseur de bande de 0,1mm dans le cas de nuances industrielles et commerciales Fe-49%Co-2%V -0 à 0,1%Nb -0,003 à 0,02%C non refondues après une 1ère élaboration en lingot. Ainsi, il est souhaitable qu'après application d'un recuit supplémentaire de 850°C/3h aux bandes issues du recuit au défilé, les pertes n'excédent pas de plus de 20% les pertes magnétiques qui sont mesurées à l'issue d'un seul recuit « conventionnel » statique de 850°C/3h. Le procédé selon l'invention permet également d'atteindre de telles performances.Moreover, while the method according to the invention makes it possible to cut all the parts in the annealed state of annealing with a predetermined and high elastic limit, for example according to the requirements of the rotor, it is necessary to apply after cutting , specifically to the stator cut pieces, an annealing of optimization of the magnetic properties (of the 850 ° C-3h type under pure H 2 ), the stator needing generally and mainly very low magnetic losses. However, it is important that the strips supplied after runway annealing can restore, after additional optimization annealing, the same very low magnetic losses that they would have had directly by the only optimization annealing. These very low losses are of the order of 35 W / kg at 2T / 400Hz for a strip thickness of 0.2 mm, 71 W / kg for a strip thickness of 0.35 mm and 28 W / kg for a thickness of strip 0.1mm in the case of industrial and commercial grades Fe-49% Co-2% V -0-0.1% Nb -0.003 to 0.02% C not Revised after a 1st development ingot. Thus, it is desirable that after application of an additional annealing of 850 ° C / 3h to the bands resulting from the annealing at the parade, the losses do not exceed by more than 20% the magnetic losses which are measured at the end of a single "conventional" static annealing of 850 ° C / 3h. The method according to the invention also makes it possible to achieve such performances.
Pour étudier la potentielle influence de la composition de l'alliage sur les propriétés mécaniques et magnétiques, des essais similaires à ceux décrits en référence au tableau 7, pour diverses compositions d'alliage. Pour ces essais, le recuit au défilé a été réalisé à 850°C, avec un temps de palier de 1 min, et suivi d'un refroidissement à 5000°C/h, sous H2.To study the potential influence of alloy composition on mechanical and magnetic properties, similar tests to those described with reference to Table 7, for various alloy compositions. For these tests, the run-on annealing was carried out at 850 ° C., with a dwell time of 1 min, and followed by cooling at 5000 ° C./h, under H 2 .
Les compositions chimiques des échantillons utilisés, ainsi que les propriétés obtenues sont reportées au tableau 8. Dans ce tableau, Js désigne l'aimantation à saturation, exprimée en Tesla.
Toutes les compositions de ce tableau sont conformes à l'invention.All the compositions of this table are in accordance with the invention.
L'exemple A correspond à un alliage de même composition que celui utilisé pour les essais donnés dans le tableau 7. L'exemple A est donc identique à l'essai 10 de ce tableau 7.Example A corresponds to an alloy of the same composition as that used for the tests given in Table 7. Example A is identical to Test 10 of Table 7.
L'exemple B intègre une baisse du pourcentage de vanadium et des ajouts de niobium et de tantale, ce dernier étant utilisé pour remplacer le rôle de modérateur de la mise en ordre du vanadium, tandis que le niobium est un inhibiteur de croissance permettant de limiter la germination de la recristallisation et la croissance de grain conjointement au recuit au défilé. On voit ainsi que les performances sont dans la plage des propriétés visées et en même temps décalées vers des limites élastiques et pertes magnétiques plus élevées comparées à l'exemple A.Example B includes a decrease in the percentage of vanadium and additions of niobium and tantalum, the latter being used to replace the role of moderator of the ordering of vanadium, while niobium is a growth inhibitor to limit germination of recrystallization and grain growth in conjunction with runway annealing. It can thus be seen that the performances are in the range of the properties concerned and at the same time shifted towards higher elastic limits and magnetic losses compared with Example A.
L'exemple C contient plus de Si, S, Nb, Ta et B que l'alliage de référence A tout en étant conforme à la plage de propriétés visées : le silicium ajouté modérément durcit un peu le métal par sa présence en solution solide tandis que le bore et le soufre précipitent aux joints de grain et le niobium ralentit la cristallisation/croissance. Ceci engendre un fort ralentissement de la cristallisation, visible sur la limite élastique plus importante, ainsi qu'un accroissement acceptable des pertes magnétiques.Example C contains more Si, S, Nb, Ta and B than the reference alloy A while being consistent with the target range of properties: the silicon added moderately hardens a little the metal by its presence in solid solution while boron and sulfur precipitate at grain boundaries and niobium slows crystallization / growth. This causes a strong slowdown in crystallization, visible on the higher elastic limit, as well as an acceptable increase in magnetic losses.
L'exemple D montre des additions plus fortes de Mn et B tandis que le tantale reste au même niveau que dans l'alliage C, et que le vanadium est abaissé à 1%. Les performances sont toujours conformes à l'invention. L'addition beaucoup plus forte de bore entraîne un fort piégeage de germes et de joints de grains, ce qui accroît encore les limites élastiques et pertes magnétiques.Example D shows stronger additions of Mn and B while tantalum remains at the same level as in alloy C, and vanadium is lowered to 1%. The performances are always in accordance with the invention. The much higher boron addition results in strong trapping of seeds and grain boundaries, further increasing elastic limits and magnetic losses.
L'exemple E a subi de fortes additions de C, Si, Cr et Nb tandis que le pourcentage de cobalt est ramené à 27%, ce qui en fait un alliage sensiblement moins performant magnétiquement, mais aussi beaucoup moins cher. Le pourcentage de vanadium est ramené à un très bas niveau car il n'y a plus de mise en ordre fragilisante pour un tel pourcentage de cobalt. Les performances magnétiques obtenues demeurent encore dans la plage de propriété visée, même si les pertes magnétiques après recuit supplémentaire d'optimisation magnétique atteignent un niveau assez élevé (81 W/kg) mais néanmoins conforme aux propriétés visées (<100W/kg).Example E has undergone strong additions of C, Si, Cr and Nb while the percentage of cobalt is reduced to 27%, making it a substantially less magnetically powerful alloy, but also much less expensive. The percentage of vanadium is reduced to a very low level because there is no more ordering weakening for such a percentage of cobalt. The magnetic performances obtained still remain in the target range of property, even if the magnetic losses after additional annealing of magnetic optimization reach a rather high level (81 W / kg) but nevertheless in accordance with the targeted properties (<100 W / kg).
Dans l'exemple F, une partie du vanadium est remplacé par du tungstène, par comparaison avec l'alliage A de référence. Les performances n'en sont que peu changées, et en tout cas restent dans la plage des propriétés recherchées.In Example F, part of the vanadium is replaced by tungsten, compared with the reference alloy A. The performances are only slightly changed, and in any case remain in the range of properties sought.
Dans l'exemple G, une partie du vanadium est remplacé par du zirconium. Zr étant un inhibiteur de germination et croissance de grain un peu moins puissant que Nb, on voit que les valeurs de limite élastique et de pertes magnétiques sont accrues (par rapport à l'alliage A), et en tout cas dans le spectre des propriétés visées.In Example G, part of the vanadium is replaced by zirconium. Zr being a germination inhibitor and grain growth a little less powerful than Nb, we see that the elastic limit values and magnetic losses are increased (relative to alloy A), and in any case in the spectrum of properties referred.
Dans l'exemple H plus de 3%Ni est ajouté ce qui est connu pour accroître encore la ductilité du matériau ainsi que la résistivité électrique. Cependant l'aimantation à saturation s'en trouve réduite mais encore conforme à l'invention, comme toutes les autres propriétés caractérisées.In Example H more than 3% Ni is added which is known to further increase the ductility of the material as well as the electrical resistivity. However saturation magnetization is reduced but still in accordance with the invention, like all other properties characterized.
A titre de comparaison, des essais similaires ont été réalisés pour des compositions d'alliage non-conformes à l'invention.By way of comparison, similar tests were carried out for alloy compositions not in accordance with the invention.
Les compositions chimiques des échantillons utilisés, ainsi que les propriétés obtenues, sont reportées au tableau 9.
L'exemple I, pour lequel la composition comprend 15% de Co, sature à Js = 2,22T ce qui est en dessous de la limite minimum de 2,25T souhaitée. Cela montre l'intérêt d'avoir au minimum 18% de Co. En effet les alliages FeCo sont recherchés pour leur haute aimantation à saturation qui leur permet de réduire les masses et volumes des machines électrotechniques dans les systèmes embarqués (spatial, aéronautique, ferroviaire, automobile, robotique...).Example I, for which the composition comprises 15% Co, saturates at Js = 2.22T which is below the minimum limit of 2.25T desired. This shows the interest of having at least 18% of Co. Indeed FeCo alloys are sought for their high saturation magnetization which allows them to reduce the masses and volumes of electrotechnical machines in embedded systems (space, aeronautics, railway , automobile, robotics ...).
La composition selon l'exemple J contient 3,8% de vanadium, ce qui excède la limite maximum de 3%V+W. Avec un tel pourcentage, on pénètre de façon importante dans le domaine biphasé α+γ, ce qui engendre une forte dégradation des performances magnétiques après recuit supplémentaire d'optimisation des performances (850°C/3h), en les plaçant bien au dessus de la limite souhaitée de 100W/kg.The composition according to Example J contains 3.8% vanadium, which exceeds the maximum limit of 3% V + W. With such a percentage, one penetrates importantly in the two-phase α + γ domain, which generates a strong degradation of the magnetic performances after additional annealing of optimization of the performances (850 ° C / 3h), placing them well above the desired limit of 100W / kg.
La composition selon l'exemple K contient 3,5% de chrome, mais pas de vanadium, ce qui lui permet de présenter une aimantation à saturation suffisante (2,26T) mais une très mauvaise aptitude au pliage et à la découpe. Cela est dû au fait que contrairement au vanadium, le chrome n'a pas la capacité de ralentir la mise en ordre fragilisante du FeCo autour de 50%Co +/-25%. Les bandes laminées à chaud puis à froid puis recuites au défilé sont donc fragiles.The composition according to Example K contains 3.5% of chromium, but not of vanadium, which enables it to have sufficient saturation magnetization (2.26T) but very poor folding and cutting ability. This is due to the fact that unlike vanadium, chromium does not have the capacity to slow the weakening order of FeCo around 50% Co +/- 25%. The hot-rolled and cold-rolled strips then annealed at the parade are therefore fragile.
L'exemple L contourne le précédent problème en réintroduisant 2% de vanadium, comme dans l'alliage de référence A, avec en plus, et comme dans l'exemple précédent K, un pourcentage en chrome supérieur à 3%. Le métal devient ductile et découpable après recuit au défilé, mais le taux d'addition d'éléments non magnétiques est trop élevé et, par dilution des moments magnétiques atomiques du fer et du cobalt, l'aimantation à saturation Js devient inférieure (2,21T) à la limite inférieure requise de 2,25T.Example L bypasses the previous problem by reintroducing 2% of vanadium, as in the reference alloy A, with in addition, and as in the previous example K, a percentage of chromium greater than 3%. The metal becomes ductile and cut after annealing, but the rate of addition of non-magnetic elements is too high and, by dilution of the atomic magnetic moments of iron and cobalt, the saturation magnetization Js becomes lower (2, 21T) to the required lower limit of 2.25T.
La composition selon l'exemple M ne contient pas de vanadium mais contient 3,2% de silicium. Avec un tel pourcentage, l'alliage n'est plus du tout ductile, car le silicium ne ralentit pas la mise en ordre fragilisante comme le fait le vanadium. Au contraire, le silicium durcit l'alliage et le fragilise par une tendance à la mise en ordre vers le composé stoechiométrique Fe3Si. De plus, un pourcentage de 3,2% de silicium fait passer l'aimantation à saturation Js en dessous de la limite minimum de 2,25T (en effet Si est un élément non magnétique et dilue donc les moments magnétiques de Fe et Co).The composition according to Example M does not contain vanadium but contains 3.2% of silicon. With such a percentage, the alloy is no longer ductile, because silicon does not slow the weakening order as does vanadium. On the contrary, the silicon hardens the alloy and weakens it by a tendency to order the stoichiometric compound Fe 3 Si. In addition, a percentage of 3.2% of silicon is pass the saturation magnetization Js below the minimum limit of 2.25T (indeed Si is a non-magnetic element and therefore dilutes the magnetic moments of Fe and Co).
La composition selon l'exemple N contient 2% de vanadium, tout comme l'alliage A de référence, et contient en outre 0,65% de niobium, ce qui est supérieur à la limite de 0,5% selon l'invention. Or, le niobium est connu non seulement comme inhibiteur puissant de la germination, recristallisation et croissance de grain, mais aussi comme créateur de carbonitrures de Nb et de phases de Laves (Fe,Co)2Nb, lorsque le pourcentage de niobium devient important. Ces phases et précipités ralentissent encore la migration des joints de grains, mais surtout détériorent les propriétés magnétiques par ancrage efficace des parois de Bloch. Ceci entraîne des pertes élevées (143W/kg) après recuit supplémentaire d'optimisation des performances magnétiques.The composition according to Example N contains 2% vanadium, just like the reference alloy A, and also contains 0.65% of niobium, which is greater than the limit of 0.5% according to the invention. Now, niobium is known not only as a potent inhibitor of germination, recrystallization and grain growth, but also as a creator of carbonitrides of Nb and Laves (Fe, Co) 2 Nb phases, when the percentage of niobium becomes important. These phases and precipitates further slow the migration of the grain boundaries, but especially deteriorate the magnetic properties by effective anchoring of the walls of Bloch. This results in high losses (143W / kg) after additional annealing of magnetic performance optimization.
La composition selon l'exemple O contient 0,11% de bore, soit bien au dessus de la limite maximale de bore selon l'invention (0,05%). Ceci entraîne une très grande fragilité du matériau au pliage et une mauvaise découpabilité : La précipitation de borures de Fe et Co est telle que les grains sont fragilisés et que le métal a perdu toute ductilité.The composition according to Example O contains 0.11% boron, which is well above the maximum limit of boron according to the invention (0.05%). This causes a very great fragility of the material to the fold and poor cutability: The precipitation of Fe and Co borides is such that the grains are weakened and that the metal has lost any ductility.
L'exemple P explore l'addition importante de nickel (6,03 %) tandis que la composition reste par ailleurs très semblable à l'alliage de référence A : non seulement l'aimantation à saturation devient trop faible (2,23 T < 2,25T minimum), mais les pertes magnétiques après recuit supplémentaire d'optimisation des performances magnétiques (850°C-3h) deviennent très élevées (328 W/kg). Le nickel stabilise en effet la phase γ, et un tel alliage provoque la forte présence de phase γ non magnétique au milieu de la phase ferritique ferromagnétique. Le matériau est en conséquence peu doux magnétiquement et les pertes magnétiques sont très importantes.Example P explores the important addition of nickel (6.03%) while the composition remains very similar to the reference alloy A: not only the saturation magnetization becomes too weak (2.23 T < 2.25T minimum), but the magnetic losses after additional annealing of magnetic performance optimization (850 ° C-3h) become very high (328 W / kg). Nickel indeed stabilizes the γ phase, and such an alloy causes the strong presence of non-magnetic γ phase in the middle of the ferromagnetic ferrite phase. The material is therefore magnetically soft and the magnetic losses are very important.
Les essais des tableaux ci-dessus montrent que le procédé selon l'invention permet de produire par recuit au défilé industriel une bande mince FeCo découpable en forme complexe, par exemple à la presse, tout en permettant d'obtenir des limites élastiques dans une très large plage possible - typiquement 450 à 1150MPa - sans excéder des pertes à 2T/400Hz de 500W/kg (pour une épaisseur de 0,2mm), et de préférence moins de 400W/kg, tout en garantissant que des pertes magnétiques très faibles puissent être retrouvées après un recuit supplémentaire conventionnel statique 850 °C.The tests of the above tables show that the process according to the invention makes it possible to produce by annealing in the industrial process a thin FeCo strip which can be cut into complex shapes, for example on a press, while allowing elastic limits to be obtained in a very high degree. wide range possible - typically 450 to 1150MPa - without exceeding losses at 2T / 400Hz of 500W / kg (for a thickness of 0.2mm), and preferably less than 400W / kg, while ensuring that very low magnetic losses can be found after a conventional static additional annealing 850 ° C.
Ces propriétés sont obtenues si :
- la composition chimique est conforme à l'invention,
- la vitesse de refroidissement du métal en sortie de recuit au défilé et déterminée entre la température de palier et 200°C est d'au moins 600°C/h, et de préférence au moins 1000°C/h
- la température de palier est d'au moins 700 °C, de préférence au moins 720°C,
- la température de palier est d'au plus 900°C.
- the chemical composition is in accordance with the invention,
- the cooling rate of the metal at the outlet of the annealing outlet and determined between the bearing temperature and 200 ° C. is at least 600 ° C./h, and preferably at least 1000 ° C.
- the bearing temperature is at least 700 ° C, preferably at least 720 ° C,
- the bearing temperature is at most 900 ° C.
Enfin on a effectué des essais de vieillissement à 200°C avec des temps de maintien de 100 heures et de 100 heures + 500 heures cumulées. Ces essais ont été faits à 200 °C parce que cette température correspond à peu près à la température maximale à laquelle peuvent être soumis des matériaux constituant les culasses de machines électrotechniques tournantes utilisées dans des conditions normales de fonctionnement. Pour cela on a fait des essais avec un alliage du type AFK502R pour deux qualités standard correspondant à des recuits statiques de 760°C pendant deux heures et 850°C pendant trois heures, et pour des bandes selon l'invention correspondant à des recuits au défilé à la température de 880°C pour trois vitesses de défilement : 1,2 m par minute, 2,4 m par minute et 4,8 m par minute dans un four ayant une longueur utile de 1,2 m. Au cours de ces essais, on a mesuré B 1600 (l'induction magnétique pour un champ de 1600A/m), le rapport Br/Bm de l'induction magnétique rémanente à l'induction magnétique maximale et le champ coercitif HC. Les résultats sont reportés au tableau 10.
Les résultats montrent que, pour les échantillons recuits en statique, l'induction B pour un champ de 1600 A/m décroît de 2 % à la suite du recuit, tandis que le champ coercitif Hc croît de10 % (Traitement thermique à 760 °C) ou de 25 % (Traitement thermique à 850°C).The results show that, for statically annealed samples, the induction B for a 1600 A / m field decreases by 2% as a result of the annealing, while the coercive field Hc increases by 10% (Heat treatment at 760 ° C. ) or 25% (heat treatment at 850 ° C).
Pour les échantillons recuits au défilé, l'induction B pour un champ de 1600 A/m, varie d'au plus 2 % à la suite du recuit et le champ coercitif Hc d'au plus 23 %.For the annealed samples, the induction B for a field of 1600 A / m, varies by at most 2% following the annealing and the coercive field Hc of at most 23%.
Ces résultats montrent que les alliages recuits au défilé ne sont pas plus sensibles au vieillissement que les alliages recuits en statique. Ainsi, avec un alliage tel que défini plus haut, c'est-à-dire contenant de 18 à 55% de Co, de 0 à 3% de V + W, de 0 à 3% de Cr, de 0 à 3% de Si, de 0 à 0,5% de Nb, de 0 à 0,05% de B de 0 à 0,1% de C, de 0 à 0,5% de Ta + Zr, de 0 à 5% de Ni, de 0 à 2% de Mn, le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration et notamment un alliage du type AFK502R, on peut fabriquer des composants magnétiques et notamment des blindages magnétiques, en découpant par découpe mécanique des pièces dans des bandes laminées à froid recuites en continu pour obtenir les caractéristiques mécaniques souhaitées compte tenu de l'application envisagée et, selon cette application, en effectuant ou en n'effectuant pas sur ces pièces découpées éventuellement assemblées, un recuit complémentaire de qualité destiné à optimiser les propriétés magnétique de l'alliage.These results show that the annealed annealed alloys are not more sensitive to aging than the annealed annealed alloys. Thus, with an alloy as defined above, that is to say containing from 18 to 55% of Co, from 0 to 3% of V + W, from 0 to 3% of Cr, from 0 to 3% of Si, from 0 to 0.5% of Nb, from 0 to 0.05% of B from 0 to 0.1% of C, from 0 to 0.5% of Ta + Zr, from 0 to 5% of Ni, from 0 to 2% Mn, the rest being iron and impurities resulting from the preparation and in particular an alloy of the AFK502R type, it is possible to manufacture magnetic components and especially magnetic shields, by cutting by mechanical cutting parts in cold rolled strips continuously annealed to obtain the desired mechanical characteristics taking into account the intended application and, according to this application, by performing or not performing on these possibly assembled cut pieces, a complementary annealing of quality intended for optimize the magnetic properties of the alloy.
Pour chaque application et chaque alliage particulier, l'homme du métier sait déterminer les caractéristiques mécaniques et magnétiques souhaitées, ainsi que déterminer les conditions particulières des différents traitements thermiques qui permettent de les obtenir. Bien évidemment, les bandes laminées à froid sont obtenues par laminage à froid de bandes laminées à chaud hyper-trempées pour conserver une structure essentiellement désordonnée. L'homme du métier sait fabriquer de telles bandes laminées à chaud.For each application and each particular alloy, a person skilled in the art knows how to determine the desired mechanical and magnetic characteristics, as well as to determine the particular conditions of the various heat treatments that make it possible to obtain them. Of course, the cold-rolled strips are obtained by cold rolling hot-rolled hyper-tempered strips to maintain a substantially disordered structure. The person skilled in the art knows how to manufacture such hot-rolled strips.
En outre, un traitement thermique d'oxydation peut être réalisé afin d'assurer l'isolement électrique des pièces d'un empilement comme cela est connu de l'homme du métier.In addition, an oxidation heat treatment can be performed to ensure the electrical isolation of the parts of a stack as is known to those skilled in the art.
L'homme du métier comprendra l'intérêt de ce procédé qui permet d'une part de réduire le nombre de nuances d'alliage nécessaires pour répondre aux divers besoins des utilisateurs, et d'autre part de réduire très significativement le nombre de traitements thermiques statiques à effectuer sur les pièces découpées.Those skilled in the art will understand the interest of this process which allows on the one hand to reduce the number of alloy grades necessary to meet the various needs of users, and on the other hand to very significantly reduce the number of static heat treatments to be performed on the cut pieces.
Par ailleurs, l'homme du métier comprendra que les compositions chimiques indiquées ne définissent par une borne inférieure et une borne supérieure que les éléments devant être présents. Les limites inférieures des teneurs en éléments optionnellement présents ont été fixées à 0%, étant entendu que ces éléments peuvent toujours être présents au moins à l'état de traces, plus ou moins détectables avec les moyens d'analyse connus.Moreover, it will be understood by those skilled in the art that the chemical compositions indicated define by a lower bound and an upper bound that the elements to be present. The lower limits of the contents of elements optionally present have been set at 0%, it being understood that these elements may still be present at least in the form of traces, more or less detectable with the known analysis means.
Claims (6)
- A method for manufacturing a strip in a soft magnetic alloy capable of being mechanically cut out, the chemical composition of which comprises by weight:
18% ≤ Co ≤ 55% 0% ≤ V+W ≤ 3% 0% ≤ Cr ≤ 3% 0% ≤ Si ≤ 3% 0% ≤ Nb ≤ 0.5% 0% ≤ B ≤ 0.05% 0% ≤ C ≤ 0.1% 0% ≤ Zr+Ta ≤ 0.5% 0% ≤ Ni ≤ 5% 0% ≤ Mn ≤ 2%
according to which a strip obtained by hot rolling of a semi-finished product consisting of the alloy is cold-rolled in order to obtain a cold rolled strip with a thickness of less than 0.6mm,
characterized in that, after cold rolling, a continuous annealing treatment is carried out on the strip by having it pass into a continuous oven, at a temperature comprised between the order/disorder transition temperature of the alloy and the ferritic/austenitic transformation point of the alloy, followed by rapid cooling down to a temperature below 200°C, the cooling rate of the strip upon exiting the continuous oven being greater than 1000°C/h, the cooling rate of the strip between the order/disorder transition temperature of the alloy and 200°C being greater than 1,000°C/h. - The method according to claim 1, characterized in that the annealing temperature is comprised between 700°C and 930°C.
- The method according to claim 1, characterized in that the annealing temperature is comprised between 720°C and 900°C.
- The method according to any of claims 1 to 3, characterized in that the passing speed of the strip is adapted so that the dwelling time in the continuous oven of the strip at the annealing temperature is less than 10 mins.
- The method according to any of claims 1 to 4, characterized in that the passing speed of the strip in the continuous oven and the annealing temperature are adapted for adjusting the mechanical strength of the strip.
- The method according to any of claims 1 to 5, characterized in that the chemical composition of the alloy is such that:
47% ≤ Co ≤ 49.5% 0.5% ≤ V ≤ 2.5% 0% ≤ Ta ≤ 0.5% 0% ≤ Nb ≤ 0.5% 0% ≤ Cr < 0.1% 0% ≤ Si < 0.1% 0% ≤ Ni < 0.1% 0% ≤ Mn < 0.1%
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